Percepción de quórum

La percepción de quórum o autoinducción (en inglés, quorum sensing) es un mecanismo de regulación de la expresión genética en respuesta a la densidad de población celular.[1] Las células involucradas producen y excretan sustancias, llamadas autoinductores, que sirven de señal química para inducir la expresión genética colectiva. Es una forma de comunicación celular, bien como paracrina (cuando ocurre en un organismo pluricelular, donde actuarían como hormonas), bien como feromona (cuando actúa sobre individuos distintos).

Las bacterias Gram-positivas y Gram-negativas usan los circuitos de comunicación de la percepción de quórum para regular una gran variedad de actividades fisiológicas. Estos procesos incluyen simbiosis, virulencia, competencia, conjugación, producción de antibióticos, motilidad, esporulación y formación de biopelículas. En general, las bacterias Gram-negativas usan acil-homoserina lactonas como inductores, mientras que las bacterias Gram-positivas se valen de oligopéptidos procesados.[2]

Este fenómeno es el responsable de que un conjunto de células independientes, bajo la generación de señales extracelulares, desarrolle comportamientos sociales coordinados. Entra dentro de los fenómenos de la multicelularidad, al igual que el patrón de la formación de colonias o la formación de cuerpos fructíferos en las mixobacterias.

Es en células procariotas donde más se ha estudiado; no obstante, se ha encontrado también en células eucariotas, y no sólo en organismos unicelulares, sino también en pluricelulares, ya que incluso hay ejemplos de este comportamiento descritos en células del ser humano.

Mecanismo de funcionamiento

Diagrama del quorum sensing. A la izquierda, la población de células y la concentración de la molécula autoinductora (puntos azules) son bajas, por lo que la sustancia (puntos rojos) no se produce. Esto sí sucede cuando la población ha aumentado y la concentración del autoinductor es alta (derecha de la imagen).

Una aproximación al mecanismo de funcionamiento es el siguiente: las células detectan la concentración de las denominadas señales químicas autoinductoras, llamadas así porque incluso pueden actuar sobre la célula que las liberó. Esto les da información acerca de la densidad de células en el ambiente: cuanto mayor sea la población, mayor será la concentración de estas señales. Cuando se alcanza una concentración umbral, esto indica que la población ha llegado al quorum y se empiezan a expresar una serie de genes, lo que desata acciones poblacionales concertadas, como ataques a organismos al que hospedan ( Salmonella) o liberación de tóxicos que matan a peces de los cuales se alimentan posteriormente ( Pfiesteria).

Causa del fenómeno

Si la producción y posterior liberación de una sustancia, como por ejemplo una enzima, es realizada por unas solas pocas células, la concentración de la misma alcanzada en el medio puede resultar ineficaz. Gracias al quorum sensing esta sustancia no se liberará hasta que no se alcance una determinada población de células. Al hacerlo en ese momento, la concentración obtenida sí será la adecuada para que la sustancia pueda ejercer su función.

En el caso de un microorganismo patógeno, este fenómeno le permite alcanzar un nivel de población lo suficientemente elevado como para que, llegado el momento de producir los factores de virulencia tras alcanzar el quorum, pueda contrarrestar las defensas del huésped e invadir otras regiones de ese organismo con mayor probabilidad.

Por ello, el quorum sensing juega un importante papel a la hora de que se produzcan relaciones simbióticas o parasitarias entre un microorganismo y su huésped.

Interacciones sociales

Las interacciones sociales se encuentran divididas en 4 grupos en base a si son benéficas o son costosas para el iniciador del comportamiento. Estas son las siguientes:

  • Beneficio mutuo: Cuando una célula genera un beneficio a partir de una sustancia y a su vez las células beneficiadas también lo hacen.
  • Egoísmo: Cuando una célula genera un beneficio y las células que deberían resultar beneficiadas terminan siendo perjudicadas.
  • Altruismo: Cuando una célula genera un beneficio a otras células pero la célula generadora del beneficio resulta perjudicada.
  • Rencor: Ninguna célula resulta beneficiada, ni la productora ni la receptora.

A su vez, a las células que se benefician de los compuestos secretados por otras células pero que no producen ningun beneficio para la comunidad bacteriana, se les conoce como células tramposas. [3]

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