Forma L bacteriana

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Micrografía electrónica de transmisión dunha forma L de Bacillus subtilis. As células carecen dunha parede celular densa aos electróns típica das bacterias normais. Barra da escala de 500 nanómetros.

As formas L bacterianas, bacterias de forma L, formas L (ou tamén bacterias en fase L, variantes de fase L, ou bacterias deficientes en parede celular ) son cepas de bacterias que carecen de parede celular, pero que derivan de bacterias que normalmente teñen parede.[1] Foron illadas por primeira vez en 1935 por Emmy Klieneberger-Nobel, que as denominou "formas L" tomando para o nome a inicial do Instituto Lister de Londres onde ela estaba traballando.[2]

Distínguense dous tipos de formas L: formas L inestables, que son esferoplastos que se poden dividir, pero que poden reverter á súa morfoloxía orixinal, e formas L estables, que son formas L incapaces de reverter á súa forma bacteriana orixinal.

Algunhas especies parasitas de bacterias, como os micoplasmas, tamén carecen de parede celular,[3] pero non se consideran formas L, xa que non derivan de bacterias que normalmente teñan parede celular.[4]

Aparencia e división celular[editar | editar a fonte]

Micrografía electrónica de transmisión de formas L de Bacillus subtilis, que mostra unha variedade de tamaños. Barra da escala de 10 micrómetros.
Imaxe de contraste de fase de formas L de Bacillus subtilis mostrando unha variedade de tamaños. Barra da escala de 5 micrómetros.

A morfoloxía bacteriana está determinada pola parede celular. Como as formas L non teñen parede celular, a súa morfoloxía é diferente á das cepas de bacterias das cales derivan. As células de formas L típicas son esferas ou esferoides. Por exemplo, as formas L da bacteria de morfoloxía bacilar Bacillus subtilis son redondas cando se ven con microscopía de contraste de fase ou con microscopio electrónico de transmisión.[5]

Aínda que as formas L poden desenvolverse a partir de bacterias Gram positivas ou de Gram negativas, as formas L sempre se tinguen como Gram negativas na tinguidura de Gram, debido á súa falta de parede celular.

A parede celular é importante para a división celular, a cal, na maioría das bacterias, ocorre por fisión binaria. A falta de parede celular nas formas L significa que a súa división é desorganizada, o que dá lugar a unha variedade de tamaños celulares, desde moi diminutos a outros relativamente grandes.

Nas bacterias a división ccelular xeralmente require a existencia da parede celular e compoñentes do citoesqueleto bacteriano como FtsZ. A capacidade das bacterias de forma L de crecer e dividirse en ausencia de ambas os elementos é moi pouco usual, e pode representar unha forma de división que era importante nas primeiras formas de vida que apareceron na Terra.[1] A súa forma de división celular parece consistir na extensión desde a superficie da célula de finas protrusións, as cales despois se evaxinan e desprenden para formar novas células.

Xeración en cultivos[editar | editar a fonte]

As formas L poden xerarse no laboratorio a partir de moitas especies bacterianas que xeralmente teñen parede celular, como Bacillus subtilis ou Escherichia coli. Isto faise inhibindo a síntese de peptidoglicano con antibióticos ou tratando as células con lisocima, un encima que dixire as paredes celulares. As formas L xéranse nun medio de cultivo que teña a mesma osmolaridade ca o citosol bacteriano (unha solución isotónica), o cal impide a lise celular por choque osmótico.[2] As cepas L poden ser inestables, e tender a reverter á forma normal desa bacteria ao volverlles a crecer a parede celular, pero isto pode impedirse facendo un cultivo a longo prazo das células baixo as mesmas condicións usadas para producilas.[6]

Algúns estudos identificaron mutacións que orixinan cepas con formas L derivadas das bacterias normais.[1][2] Unha destas mutacións puntuais afecta a un encima implicado na vía do mevalonato do metabolismo lipídico que incrementa a frecuencia da formación de formas L en 1.000 veces.[1] A razón deste efecto non se coñece, pero crese que o incremento da frecuencia está relacionado co papel deste encima en producir un lípido importante para a síntese do peptidoglicano.

Outra metodoloxía de indución da formación de formas L depende da nanotecnoloxía e a ecoloxía de paisaxe. Poden idearse aparellos de microfluídos para impedir a síntese de peptidoglicano por confinamento espacial extremo. Despois da dispersión biolóxica a través dun corredor biolóxico constrinxido (de escala submicrométrica) que conecta parches de microhábitats, poden obterse células do tipo das formas L.[7]

Importancia e aplicacións[editar | editar a fonte]

Algunhas publicacións suxeriron que as bacterias de forma L poderían causar enfermidades en humanos,[8] e outros animais[9] pero esta hipótese é controvertida porque as evidencias que asocian estes microorganismos coas enfermidades é fragmentaria e frecuentemente contraditoria.[10][11] Os dous puntos de vista extremos desta cuestión son que as bacterias de formas L non son máis que curiosidades de laboratorio sen importancia clínica ou ben que son causantes importantes pero desapercibidas de enfermidades.[4] As investigacións sobre as formas L continúan. Por exemplo, observáronse organismos de formas L nos pulmóns de ratos despois da súa inoculación experimental con Nocardia caviae,[12][13] e un estudo recente suxire que estes organismos poden infectar a pacientes inmunosuprimidos que sufriron un transplante de medula ósea.[14] Propúxose tamén que a formación de cepas de bacterias que carecen de paredes celulares é importante para a adquisición de resistencia a antibióticos polas bacterias.[15]

As bacterias de formas L poden ser útiles na investigación das primeiras formas de vida, e en biotecnoloxía. Estas cepas están sendo examinadas para posibles usos en biotecnoloxía como cepas hóspede para a expresión de proteínas recombinantes.[16] A ausencia de parede celular pode permitir a produción de grandes cantidade de proteínas segregadas que doutro modo se acumularían no espazo periplásmico da bacteria.[17][18] A acumulación de proteínas no espazo periplásmico pode ser tóxica para a bacteria, a cal pode reducir o rendemento da produción das proteínas expresadas.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Leaver M, Domínguez-Cuevas P, Coxhead JM, Daniel RA, Errington J (February 2009). "Life without a wall or division machine in Bacillus subtilis". Nature 457 (7231): 849–53. DOI:10.1038/nature07742. PMID 19212404. http://www.nature.com/nature/journal/v457/n7231/full/nature07742.html. 
  2. 2,0 2,1 2,2 Joseleau-Petit D, Liébart JC, Ayala JA, D'Ari R (September 2007). "Unstable Escherichia coli L Forms Revisited: Growth Requires Peptidoglycan Synthesis". J. Bacteriol. 189 (18): 6512–20. DOI:10.1128/JB.00273-07. PMC 2045188. PMID 17586646. http://jb.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=17586646. 
  3. Razin S, Yogev D, Naot Y (December 1998). "Molecular Biology and Pathogenicity of Mycoplasmas". Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62 (4): 1094–156. PMC 98941. PMID 9841667. http://mmbr.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9841667. 
  4. 4,0 4,1 Domingue GJ, Woody HB (April 1997). "Bacterial persistence and expression of disease". Clin. Microbiol. Rev. 10 (2): 320–44. PMC 172922. PMID 9105757. http://cmr.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9105757.  Full PDF
  5. Gilpin RW, Young FE, Chatterjee AN (January 1973). "Characterization of a Stable L-Form of Bacillus subtilis 168". J. Bacteriol. 113 (1): 486–99. PMC 251652. PMID 4631836. http://jb.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=4631836. 
  6. Allan EJ (April 1991). "Induction and cultivation of a stable L-form of Bacillus subtilis". J. Appl. Bacteriol. 70 (4): 339–43. DOI:10.1111/j.1365-2672.1991.tb02946.x. PMID 1905284. 
  7. Männik J., R. Driessen, P. Galajda, J.E. Keymer, C. Dekker (September 2009). "Bacterial growth and motility in sub-micron constrictions". PNAS 106 (35): 14861–14866. DOI:10.1073/pnas.0907542106. PMC 2729279. PMID 19706420. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2729279. 
  8. Wall S, Kunze ZM, Saboor S, Soufleri I, Seechurn P, Chiodini R, McFadden JJ (1993). "Identification of spheroplast-like agents isolated from tissues of patients with Crohn's disease and control tissues by polymerase chain reaction". J Clin Microbiol 31 (5): 1241–5. PMC 262911. PMID 8501224. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC262911/pdf/jcm00017-0237.pdf. 
  9. Hulten K, Karttunen TJ, El-Zimaity HM, Naser SA, Collins MT, Graham DY, El-Zaatari FA (2000). "Identification of cell wall deficient forms of M. avium subsp. paratuberculosis in paraffin embedded tissues from animals with Johne's disease by in situ hybridization". J Microbiol Methods 42 (2): 185–95. DOI:10.1016/S0167-7012(00)00185-8. PMID 11018275. 
  10. Onwuamaegbu ME, Belcher RA, Soare C (2005). "Cell wall-deficient bacteria as a cause of infections: a review of the clinical significance". J. Int. Med. Res. 33 (1): 1–20. PMID 15651712. http://www.jimronline.net/content/full/2005/58/0545.pdf. 
  11. Casadesús J (December 2007). "Bacterial L-forms require peptidoglycan synthesis for cell division". BioEssays 29 (12): 1189–91. DOI:10.1002/bies.20680. PMID 18008373. 
  12. Beaman BL (July 1980). "Induction of L-phase variants of Nocardia caviae within intact murine lungs". Infect. Immun. 29 (1): 244–51. PMC 551102. PMID 7399704. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=551102. 
  13. Beaman BL, Scates SM (September 1981). "Role of L-forms of Nocardia caviae in the development of chronic mycetomas in normal and immunodeficient murine models". Infect. Immun. 33 (3): 893–907. PMC 350795. PMID 7287189. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=350795. 
  14. Woo PC, Wong SS, Lum PN, Hui WT, Yuen KY (March 2001). "Cell-wall-deficient bacteria and culture-negative febrile episodes in bone-marrow-transplant recipients". Lancet 357 (9257): 675–9. DOI:10.1016/S0140-6736(00)04131-3. PMID 11247551. 
  15. Fuller E, Elmer C, Nattress F, et al (December 2005). "β-Lactam Resistance in Staphylococcus aureus Cells That Do Not Require a Cell Wall for Integrity". Antimicrob. Agents Chemother. 49 (12): 5075–80. DOI:10.1128/AAC.49.12.5075-5080.2005. PMC 1315936. PMID 16304175. http://aac.asm.org/cgi/content/full/49/12/5075#R10. 
  16. Gumpert J, Hoischen C (October 1998). "Use of cell wall-less bacteria (L-forms) for efficient expression and secretion of heterologous gene products". Curr. Opin. Biotechnol. 9 (5): 506–9. DOI:10.1016/S0958-1669(98)80037-2. PMID 9821280. 
  17. Rippmann JF, Klein M, Hoischen C, et al (1 December 1998). "Procaryotic Expression of Single-Chain Variable-Fragment (scFv) Antibodies: Secretion in L-Form Cells of Proteus mirabilis Leads to Active Product and Overcomes the Limitations of Periplasmic Expression in Escherichia coli". Appl. Environ. Microbiol. 64 (12): 4862–9. PMC 90935. PMID 9835575. http://aem.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9835575. 
  18. Choi JH, Lee SY (June 2004). "Secretory and extracellular production of recombinant proteins using Escherichia coli". Appl. Microbiol. Biotechnol. 64 (5): 625–35. DOI:10.1007/s00253-004-1559-9. PMID 14966662. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Outras lecturas[editar | editar a fonte]