El quórum sensing entre especies es un tipo de quórum sensing en el que las bacterias envían y reciben señales a otras especies además de la suya. Esto se logra mediante la secreción de moléculas de señalización que desencadenan una respuesta en las bacterias cercanas en concentraciones suficientemente altas. Una vez que la molécula alcanza una cierta concentración, desencadena la transcripción de ciertos genes, como los factores de virulencia . Se ha descubierto que las bacterias no solo pueden interactuar a través del quórum sensing con miembros de su propia especie, sino que existe un tipo de molécula universal que les permite recopilar información también sobre otras especies. [1] Esta molécula universal se llama autoinductor 2 o AI-2. [1]
La AI-2 se descubrió por primera vez en el sistema productor de luz de la bacteria Vibrio harveyi . La vía que induce la luminiscencia de V. harveyi está controlada por dos vías paralelas . [2] La primera vía utiliza una molécula de señalización de homoserina lactona AI-1 típica . Sin embargo, también se descubrió que las bacterias reconocen un segundo autoinductor AI-2. [3] Los científicos también descubrieron que la luminiscencia de V. harveyi podría ser inducida por otras 75 moléculas AI-2 de especies bacterianas. [4] [5] Este descubrimiento condujo a la propuesta de AI-2 como una forma universal de comunicación entre especies de bacterias. Además de información sobre las densidades celulares, AI-2 puede proporcionar información sobre la fase de crecimiento y la prosperidad de las células en una población. Tiene una mayor capacidad para almacenar información que otras moléculas de detección de quórum porque su producción está ligada al crecimiento celular. La producción de AI-2 alcanza su punto máximo en la fase logarítmica tardía para muchas bacterias. [1] Recientemente se descubrió que la estructura del AI-2 es un anillo fusionado de dos miembros con boro que une los diésteres . [6]
La enzima LuxS es responsable de la síntesis de AI-2. [5] El gen que codifica para LuxS se ha detectado en 35 de los 89 genomas bacterianos secuenciados y en todas las bacterias el gen tuvo poca variación. [2] En cada bacteria encontrada hasta ahora que produce la molécula de señalización AI-2 también se encontró el gen LuxS. Hay tres enzimas que producen DPD ( 4,5-dihidroxi 2,3 pentanodiona ) que es el sustrato que LuxS usa para producir AI-2. [5] Se encontró que la vía para sintetizar AI-2 era idéntica en V. harveyi , Escherichia coli , Salmonella typhimurium , V. cholerae y Enterococcus faecalis , lo que proporciona más evidencia de que esta molécula puede ser una señal universal entre las bacterias. [4 ]
Shigella flexneri utiliza AI-2 para mediar la virulencia . El principal factor de virulencia en Shigella es el plásmido vir B. Se ha demostrado que la vía de señalización de AI-2 es responsable del pico observado de vir B. [1] Aunque se determinó que AI-2 no es crucial para la virulencia, sí aumenta la expresión del plásmido. AI-2 también regula la virulencia de E. coli enteroinvasiva y enterohemorrágica . [2] Es probable que las altas concentraciones de AI-2 producidas por la flora intestinal normal afecten la producción de AI-2 en Shigella y su virulencia posterior. [1]
La AI-2 es necesaria para la formación de biopelículas en Porphyromonas gingivalis y Streptococcus gordonii . S. gordonii es una de las principales causas de la placa dental y su adherencia es esencial para que muchas otras bacterias patógenas también se adhieran a los dientes. P. gingivalis causa enfermedad periodontal . Si ninguna de las bacterias posee una copia funcional del gen LuxS, no pueden formar una biopelícula. Sin embargo, si alguna de las bacterias tiene el gen LuxS, pueden formar biopelículas, lo que sugiere nuevamente que esta molécula se utiliza para la comunicación entre especies no relacionadas. [2]
Otros usos bacterianos para la AI-2
Dado que la enzima LuxS no está presente en eucariotas, es un buen objetivo potencial para los antibióticos. Además, la señalización AI-2 parece controlar muchos factores de virulencia en bacterias, por lo que bloquear esta señal podría conducir a nuevas formas de controlar infecciones bacterianas como el cólera. [7] Dado que la molécula AI-2 parece estar involucrada en la cascada de virulencia, si pudiéramos bloquear la absorción de AI-2, entonces podríamos detener potencialmente la cascada de virulencia.
Los hongos también se comunican entre sí. Las moléculas de detección de quórum (QSM) de los hongos incluyen farnesol , tirosol , feniletanol y triptofol . Las QSM se han estudiado en Candida albicans , C. dubliniensis , Aspergillus niger , A. nidulans y Fusarium graminearum . Las QSM pueden incluir morfogénesis, germinación, apotopsis, patogenicidad y estructuras de biopelículas. [8]