Biopolímeros
ResumenLas bacterias son fábricas celulares de primer orden que pueden convertir eficazmente fuentes de carbono y nitrógeno en una gran diversidad de biopolímeros intracelulares y extracelulares, como polisacáridos, poliamidas, poliésteres, polifosfatos, ADN extracelular y componentes proteicos. Los polímeros bacterianos desempeñan un papel importante en la patogenicidad, y sus variadas propiedades químicas y materiales los hacen adecuados para aplicaciones médicas e industriales. Los mismos biopolímeros, cuando son producidos por bacterias patógenas, funcionan como importantes factores de virulencia, mientras que cuando son producidos por bacterias no patógenas, se convierten en ingredientes alimentarios o biomateriales. La investigación interdisciplinaria ha arrojado luz sobre los mecanismos moleculares de la síntesis de polímeros bacterianos, ha identificado nuevas dianas para los fármacos antibacterianos y ha fundamentado los enfoques de la biología sintética para diseñar y fabricar materiales innovadores. Esta revisión resume el papel de los polímeros bacterianos en la patogénesis, su síntesis y sus propiedades materiales, así como los enfoques para diseñar fábricas celulares para la producción de materiales de base biológica hechos a medida y adecuados para aplicaciones de alto valor.
Polímero bacteriano
En este artículo, nos centramos en cómo las proteínas del complemento, una parte esencial del sistema inmunitario, matan a las bacterias Gram negativas a través de los llamados poros del complejo de ataque de membrana (MAC). El MAC es un gran poro que consta de cinco proteínas diferentes. El último componente, el C9, ensambla un anillo de hasta 18 moléculas de C9 que daña la envoltura celular bacteriana. Aquí, nuestro objetivo es entender mejor si este anillo polimérico-C9 es necesario para matar a las bacterias y si éstas pueden interferir en su ensamblaje. Descubrimos que la polimerización del C9 aumentaba el daño a toda la envoltura celular bacteriana, lo que daba lugar a una muerte más rápida de varias especies Gram negativas. También demostramos que algunas cepas clínicas de Escherichia coli pueden bloquear la polimerización del C9 y sobrevivir a la muerte dependiente de la MAC modificando los azúcares de la envoltura celular bacteriana, concretamente el antígeno O del lipopolisacárido. Estos conocimientos nos ayudan a comprender mejor cómo el sistema inmunitario mata a las bacterias y cómo las bacterias patógenas pueden sobrevivir a la matanza.
Sustancias poliméricas extracelulares
Un monstruo microscópico: Un momento fortuito en el laboratorio condujo a la creación de cepillos de polímero de un tamaño 100 veces superior al habitual. Los cepillos son visibles al microscopio, mientras que los cepillos poliméricos suelen detectarse con microscopios de fuerza atómica u otros medios no ópticos. La tenue línea verde de la parte inferior de esta foto es una superficie en la que han crecido las cerdas. Las cerdas se ven como una masa verde-negra que llega hasta los puntos rojos de la superficie. Crédito: Georgia Tech / Allison Carter
Los cepillos de polímero son superficies normalmente cubiertas con cerdas a nanoescala hechas de polímeros, cadenas moleculares en forma de espagueti que se sintetizan químicamente. Pero en un nuevo estudio, un equipo dirigido por investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia dio con una técnica biológica para mejorar los cepillos haciendo crecer las cerdas hasta convertirlas en gigantes de 100 veces la longitud habitual.
“Estábamos poniendo la enzima en una superficie para observarla para un experimento totalmente diferente, pero pusimos demasiada cantidad en la superficie con demasiada densidad, y -boom- terminamos con el cepillo de polímero más grueso y largo que jamás habíamos visto o escuchado”, dijo Jennifer Curtis, quien dirigió el estudio y es profesora asociada en la Escuela de Física de Georgia Tech. “Eran tan grandes que realmente se podían ver con un microscopio óptico en lugar de tener que palparlos con un microscopio de fuerza atómica o utilizar otros métodos necesarios para los cepillos poliméricos más habituales”.
Bacterias con polimeros d en sus superficies 2021
Staphylococcus aureus, incluidos MRSA y MSSA7 días hasta 1 año (in vitro)Oie y Kamiya [81], Wagenvoort y Penders [118], Huang et al. [54, 55], Noyce et al. [80], Tolba et al. [108], Petti et al. [90]a
Tabla 2.3Sobrevivencia de virus clínicamente relevantes en superficies inanimadas secasOrganismosRango de supervivencia (entorno)ReferenciaAdenovirus<6 h hasta 3 meses (depende del tipo), ≤301 días (en agua)Hara et al. [48], Rigotto et al. [95]a
Coronavirus del SARS<5 min hasta 24 h (en papel)Lai et al. [66], Rabenau et al. [93], Guionie et al. [47]5-28 días (a temperatura ambiente)28 días (a 4 °C)Coxsackievirus7-10 días, hasta >2 semanasWong et al. [127]a
Virus de la inmunodeficiencia humanaHasta 7 días, 7 días (en efluente de diálisis peritoneal), 48 h (en intercambio y tubos de diálisis peritoneal), 4-8 semanas (en cubreobjetos de vidrio)Van Bueren et al. [113], Farzadegan et al. [38]a
Virus de la gripe1-28 días (dependiendo de la cepa)Edward y Derrick [34], Walther y Ewald [121], Tiwari et al. [107]a, Thomas et al. [106]1-3 días (en billetes), hasta 8 días (mezclado en mucosas)Virus de Marburgo (cepa Popp)4-5 díasBelanov et al. [7]a