La membrana externa bacteriana se encuentra en las bacterias gramnegativas . Las bacterias gramnegativas forman dos bicapas lipídicas en sus envolturas celulares : una membrana interna (MI) que encapsula el citoplasma y una membrana externa (ME) que encapsula el periplasma . [1]
La composición de la membrana externa es distinta de la de la membrana celular citoplasmática interna : entre otras cosas, la capa externa de la membrana externa de muchas bacterias gramnegativas incluye un lipopolisacárido complejo cuya porción lipídica actúa como una endotoxina , y en algunas bacterias como E. coli está unido al peptidoglicano de la célula mediante la lipoproteína de Braun .
En esta capa se pueden encontrar porinas . [2]
Las proteínas de membrana externa son proteínas de membrana con funciones clave asociadas con la estructura y morfología de la célula bacteriana; la homeostasis de la membrana celular; la absorción de nutrientes; la protección de la célula contra toxinas, incluidos los antibióticos; y factores de virulencia , incluidas las adhesinas, las exotoxinas y la formación de biopelículas . [3] [4] Hay una serie de proteínas de membrana externa que están específicamente relacionadas con la virulencia .
Las proteínas de la membrana externa constan de dos clases principales de proteínas: las proteínas transmembrana y las lipoproteínas. Las proteínas transmembrana forman canales o poros en la membrana llamados porinas y canales de eflujo de bombeo activo. [5]
Las membranas externas de una bacteria pueden contener una enorme cantidad de proteínas. En el caso de E. coli, por ejemplo, hay alrededor de 500.000 en la membrana. [5]
Las proteínas de la membrana externa bacteriana suelen tener una estructura de barril beta única que se extiende a lo largo de la membrana. Los barriles beta se pliegan para exponer una superficie hidrofóbica antes de su inserción en la membrana externa. Los barriles beta varían en secuencia y tamaño, que van desde 8 a 36 cadenas beta. Un subconjunto de OMP tiene un enlace periplasmático o extracelular con su estructura de barril beta. [3] Una proteína de la membrana externa se transloca a través de la membrana interna a través de la maquinaria "Sec", y finalmente se inserta en la membrana externa mediante el complejo de maquinaria de ensamblaje de barriles.
La biogénesis de la membrana externa requiere que los componentes individuales sean transportados desde el sitio de síntesis hasta su destino final fuera de la membrana interna atravesando compartimentos hidrofílicos e hidrofóbicos . La maquinaria y la fuente de energía que impulsan este proceso aún no se comprenden completamente. La fracción de núcleo de lípido A y las unidades de repetición de antígeno O se sintetizan en la cara citoplasmática de la membrana interna y se exportan por separado a través de dos sistemas de transporte independientes, a saber, el transportador de antígeno O Wzx (RfbX) y el transportador de casete de unión a ATP (ABC) MsbA que voltea la fracción de núcleo de lípido A desde el folíolo interno al folíolo externo de la membrana interna. [6] [7] [8] [9] [10] Las unidades de repetición de antígeno O luego se polimerizan en el periplasma por la polimerasa Wzy y se ligan a la fracción de núcleo de lípido A por la ligasa WaaL . [11] [12]
La maquinaria de transporte de LPS está compuesta por LptA, LptB, LptC, LptD y LptE. Esto se ve respaldado por el hecho de que la disminución de cualquiera de estas proteínas bloquea la vía de ensamblaje de LPS y da como resultado defectos muy similares en la biogénesis de la membrana externa. Además, la ubicación de al menos una de estas cinco proteínas en cada compartimento celular sugiere un modelo de cómo se organiza y ordena en el espacio la vía de ensamblaje de LPS. [12]
La LptC es necesaria para la translocación del lipopolisacárido (LPS) de la membrana interna a la membrana externa. [12] La LptE forma un complejo con la LptD, que participa en el ensamblaje de LPS en la hoja externa de la membrana externa y es esencial para la biogénesis de la envoltura. [12] [13] [14]
Si el lípido A , parte del lipopolisacárido, entra en el sistema circulatorio , provoca una reacción tóxica activando el receptor tipo Toll TLR 4. El lípido A es muy patógeno y no inmunogénico. Sin embargo, el componente polisacárido es muy inmunogénico, pero no patógeno, lo que provoca una respuesta agresiva del sistema inmunitario. El paciente tendrá una temperatura y una frecuencia respiratoria elevadas y una presión arterial baja. Esto puede provocar un shock endotóxico , que puede ser mortal. La membrana externa bacteriana se desprende fisiológicamente como membrana delimitadora de las vesículas de la membrana externa en cultivos, así como en tejidos animales en la interfaz huésped-patógeno , implicada en la translocación de señales bioquímicas microbianas gramnegativas a las células huésped o diana. [ cita requerida ]