Stigmatella aurantiaca es un miembro de las mixobacterias , un grupo de bacterias gramnegativas con un ciclo de vida de desarrollo complejo.
La naturaleza bacteriana de este organismo fue reconocida por Thaxter en 1892, [2] quien lo agrupó entre los Chrondromyces . Había sido descrito varias veces antes, pero había sido clasificado erróneamente como miembro de los hongos imperfectos . [3] Investigaciones más recientes han demostrado que, contrariamente a la clasificación de Thaxter, este organismo no está estrechamente relacionado con Chrondromyces , y Stigmatella actualmente se reconoce como un género separado. [3] De los tres subgrupos principales de las mixobacterias, Myxococcus, Nannocystis y Chrondromyces, Stigmatella es el que está más estrechamente alineado con Myxococcus. [4] [5]
S. aurantiaca , al igual que otras especies de mixobacterias, tiene un ciclo de vida complejo que incluye planeamiento social (enjambre), formación de cuerpos fructíferos y comportamientos de alimentación depredadores. Las bacterias no nadan, sino que se deslizan sobre superficies dejando rastros de baba, formando una biopelícula móvil . Por lo general, crece en la superficie de maderas blandas podridas o de hongos, donde puede formar manchas de color naranja brillante.
Durante la parte vegetativa de sus ciclos de vida, la formación de enjambres permite que masas coordinadas de mixobacterias pongan en común sus secreciones de enzimas digestivas extracelulares que se utilizan para matar y consumir microorganismos presa, un efecto de "manada de lobos" bacteriana. [6] Se ha demostrado que la mixobacteria mejor estudiada, Myxococcus xanthus , rodea activamente a los organismos presa, atrapándolos en bolsas donde pueden ser consumidos. Las llamaradas errantes de M. xanthus pueden detectar grupos de bacterias presa a distancia, haciendo giros hacia los grupos y moviéndose directamente hacia ellos. [7]
Al igual que otras especies de mixobacterias, S. aurantiaca sobrevive a períodos de inanición mediante un proceso de desarrollo en el que los individuos de un enjambre se agregan para formar cuerpos fructíferos (que no deben confundirse con los de los hongos ). Dentro de los cuerpos fructíferos, una cierta fracción de las células se diferencian en mixosporas, que son células latentes resistentes a la desecación y a temperaturas de hasta 90 °C. [3] La diferenciación en cuerpos fructíferos parece estar mediada por señalización mediada por contacto. [8] [9]
En condiciones de cultivo en laboratorio, la capacidad de diferenciarse para formar cuerpos fructíferos se pierde rápidamente a menos que se fuerce regularmente a los cultivos a fructificar mediante la transferencia a medios de inanición. Los cultivos de S. aurantiaca en agitadores pierden permanentemente la capacidad de fructificar. [3]
El complejo ciclo de vida de las mixobacterias recuerda al ciclo de vida de los mohos mucilaginosos celulares eucariotas .
Identificador taxonómico: 378806
Véase también: NCBI UniProtKB
Se ha secuenciado completamente la cepa de laboratorio común S. aurantiaca DW4/3-1 (véase el enlace del registro del NCBI que se proporciona más arriba). Su cromosoma de ADN circular consta de 10,26 millones de pares de bases y tiene un contenido de GC del 67,5 %. Se han identificado 8407 genes que codifican 8352 proteínas.
Las células vegetativas de S. aurantiaca son bastones alargados que miden típicamente entre 5 y 8 μm de largo y entre 0,7 y 0,8 μm de ancho. La estructura fina se asemeja a la de otras bacterias gramnegativas. La superficie celular consta de una membrana citoplasmática con una organización típica de triple capa y una pared celular . La pared celular consta de una triple capa externa y una tercera monocapa densa en el periplasma. [10]
Las mixosporas son varillas cortas, ópticamente refringentes, que miden aproximadamente 2,6–3,5 μm por 0,9–1,2 μm. Los cuerpos fructíferos, de colores brillantes, rojos o anaranjados, comprenden de 1 a 20 quistes esféricos u ovoides que miden 40–60 μm por 25–45 μm en la parte superior de un tallo que mide de 60 a 140 μm de alto. Cada quiste de color marrón rojizo contiene miles de mixosporas rodeadas de cápsulas fibrosas gruesas. [11] Se cree que la dispersión de los quistes beneficia a las mixobacterias al garantizar que el crecimiento celular se reanude con un grupo (enjambre) de mixobacterias, en lugar de como células aisladas. Los tallos consisten principalmente en túbulos que pueden representar los restos de células del enjambre lisadas, así como algunas células no lisadas; se ve muy poco material fibroso interpretable como limo. [11]
S. aurantiaca se encuentra en madera podrida o en hongos y rara vez se encuentra en muestras de suelo. Las proteínas secretadas y no secretadas involucradas en sus comportamientos alimentarios, identificadas directamente o identificadas especulativamente sobre la base del análisis del proteoma , incluyen enzimas capaces de descomponer una amplia selección de peptidoglicanos , polisacáridos, proteínas y otros detritos celulares. Varios otros compuestos secretados posiblemente involucrados en la depredación incluyen antibióticos como la estigmatelina, que es tóxica para las levaduras y los hongos filamentosos pero no para la mayoría de las bacterias, [12] y el aurafurón A y B, que inhibe el crecimiento de varios hongos filamentosos. [13]
Por lo tanto, las especies de Stigmatella aparecen en la naturaleza para ayudar a descomponer desechos biológicos que de otro modo serían insolubles. Está solo lejanamente relacionada con las mixobacterias celulolíticas, [14] no produce celulasas y es fuertemente bacteriolítica . [3] Por lo tanto, Stigmatella consume organismos que se alimentan de madera en lugar de alimentarse de madera directamente. Además de bacterias, su producción de antibióticos antimicóticos sugiere que las especies de Stigmatella también pueden alimentarse de levaduras y hongos o, alternativamente, puede sugerir que Stigmatella compite con los hongos por recursos compartidos. Al producir compuestos antimicrobianos, Stigmatella puede desempeñar un papel en el mantenimiento del equilibrio de la población microbiana en su hábitat. [15]
Las mixobacterias se distinguen de la mayoría de las bacterias por su notable variedad de comportamientos sociales y, como resultado, varios laboratorios han asumido estudios de estas bacterias como un paradigma procariota para los procesos de diferenciación y transducción de señales . La mayoría de los estudios sobre el comportamiento social en las mixobacterias se han centrado en M. xanthus , que ha proporcionado un excelente sistema susceptible de muchos enfoques experimentales genéticos clásicos. Los cuerpos fructíferos de M. xanthus son montículos relativamente simples, y las estructuras fructíferas considerablemente más elaboradas producidas por S. aurantiaca han llevado a que S. aurantiaca se considere un excelente sistema complementario a M. xanthus , especialmente dado el advenimiento de medios contemporáneos de análisis genómico . La mayoría de los 95 genes específicos del desarrollo conocidos de M. xanthus están altamente conservados en S. aurantiaca . Los genes para vías de transducción de señales completas importantes para la formación del cuerpo fructífero en M. xanthus se conservan en S. aurantiaca , mientras que solo unos pocos se conservan en Anaeromyxobacter dehalogenans , un miembro no fructífero del orden Myxococcales. [16]
Se han identificado varios genes en S. aurantiaca que intervienen en el proceso de formación de cuerpos fructíferos, entre ellos fbfA , que codifica un polipéptido homólogo a las quitinasintasas, [17] fbfB , un gen que codifica una supuesta galactosa oxidasa, [18] varios genes, incluidos los que codifican ARNt Asp y ARNt Val ubicados en el locus attB (un sitio de unión de fagos), [19] y así sucesivamente. Estos genes desempeñan una variedad de funciones en el ciclo de desarrollo. Por ejemplo, en experimentos en los que se desactivó el gen fbFA , la bacteria formó grumos estructurados en lugar de cuerpos fructíferos. [17]
Para controlar la formación de la elaborada y espacialmente compleja estructura multicelular que es el cuerpo fructífero, las células deben intercambiar señales durante todo el proceso. En M. xanthus , se han identificado varias moléculas de señalización involucradas en este proceso. En S. aurantiaca , Stevens (1982) identificó una molécula de señalización extracelular y difusible ( feromona ) que podría sustituir a la luz para estimular la maduración del cuerpo fructífero. [20] Unos años más tarde, la estructura de esta molécula, una hidroxicetona llamada estigmolona, se determinó mediante RMN y espectroscopia de masas. [21]
Además de la señalización a través del intercambio de sustancias difusibles, la señalización entre células puede ser mediada por el contacto a través de la actividad de macromoléculas ubicadas en la superficie. Un ejemplo de esto en S. aurantiaca sería el homólogo csgA del gen de M. xanthus , que está unido a la envoltura celular. El producto del gen csgA ayuda a las células a permanecer juntas durante el desarrollo y regula la motilidad de las células. [22]
El ARNs Pxr es un ARN regulador que regula a la baja los genes responsables de la formación de cuerpos fructíferos en M. xanthus , y se ha observado un homólogo en S. aurantiaca . [23] Otro ácido nucleico corto que se ha relacionado especulativamente con el reconocimiento entre células es el ADN monocatenario multicopia (ADNms). La comparación de secuencias de los ADNms de M. xanthus , S. aurantiaca , [24] y otras bacterias revela dominios conservados e hipervariables que recuerdan a las secuencias conservadas e hipervariables que se encuentran en las moléculas de alorreconocimiento . [25]
Otro medio de señalización intercelular podría ser el intercambio de vesículas de membrana externa (VME). Estas vesículas se producen a partir de la membrana externa de las células mixobacterianas y se encuentran en grandes cantidades dentro de las biopelículas bacterianas. Las VME parecen desempeñar una variedad de funciones en la proliferación, la depredación y el desarrollo de las mixobacterias. [26]
Los productos naturales han sido la fuente de la mayoría de los ingredientes activos en la medicina y siguen siendo una fuente importante a pesar del advenimiento de métodos de detección automatizados de alto rendimiento para el descubrimiento de fármacos en compuestos sintéticos. [27]
Históricamente, los actinomicetos y los hongos han sido la principal fuente de metabolitos secundarios microbianos que se han considerado útiles como puntos de partida para el desarrollo de nuevos fármacos, pero en las últimas décadas las mixobacterias han pasado a ocupar un lugar destacado en la investigación de fármacos. El interés farmacéutico en estos organismos proviene de su producción de una amplia variedad de metabolitos estructuralmente únicos con interesantes actividades biológicas. [28] Las epotilonas, derivadas de la mixobacteria Sporangium cellulosum , representan una nueva clase de fármacos contra el cáncer recientemente aprobada. Otros compuestos mixobacterianos de potencial interés farmacéutico incluyen disorazol, tubulisina, rizopodina, condramida, aurafurones, tuscólido, tuscurón y dawenol, chivosazol, sorafeno, mixoquelina y leupirrinas. [28]
S. aurantiaca ha sido la fuente de varios de estos compuestos bioactivos, incluyendo mixotiazol, un inhibidor de la cadena de transporte de electrones , [29] dawenol, un metabolito de polieno, [30] estigmatelina, un agente antifúngico, [12] los antifúngicos aurafurón A y B, [13] y los sideróforos de hierro mixochelina A y B. [31]