{"id":107396,"date":"2008-11-20T08:49:00","date_gmt":"2008-11-20T08:49:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/microbiologia\/archive\/2008\/11\/20\/107396.aspx"},"modified":"2010-01-26T17:13:09","modified_gmt":"2010-01-26T16:13:09","slug":"division-se-escribe-sin-z","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2008\/11\/20\/107396","title":{"rendered":"Divisi\u00f3n se escribe sin Z"},"content":{"rendered":"

autores: Manuel S\u00e1nchez<\/a> y Miguel Vicente<\/a><\/p>\n

La versi\u00f3n en ingl\u00e9s de este art\u00edculo<\/a> se ha publicado en Small things considered \u00abThe Microbe Blog\u00bb<\/em><\/a><\/span><\/p>\n

Desde la rueda hasta la turbina la humanidad se ha inventado un buen n\u00famero de m\u00e1quinas para realizar trabajos mec\u00e1nicos muy diversos, por lo que parece natural que la misma funci\u00f3n, como impulsar un coche, pueda hacerse con motores de dise\u00f1os muy diferentes. Tambi\u00e9n en las distintas c\u00e9lulas se puede hacer una misma funci\u00f3n utilizando maquinarias de diferentes dise\u00f1os. As\u00ed como la mayor\u00eda de los coches utilizan un motor de gasolina, la mayor\u00eda de los microbios y muchos org\u00e1nulos como los cloroplastos, para llevar a cabo la divisi\u00f3n en dos, utilizan un elemento com\u00fan, la prote\u00edna FtsZ<\/a>. <\/strong><\/p>\n
\"\"<\/p>\n

Distribuci\u00f3n filog\u00e9netica simplificada de la prote\u00edna FtsZ.<\/strong> Estaprote\u00edna es imprescindible para la divisi\u00f3n celular de un gran n\u00famerode bacterias, arqueas y org\u00e1nulos. <\/span><\/p>\n

Sin embargo hay veh\u00edculos que en vez de un motor de gasolina usan un motor el\u00e9ctrico o incluso una caldera a vapor como las locomotoras. De hecho hay microbios que prescinden por completo de FtsZ y utilizan otro sistema para realizar su divisi\u00f3n. Ya se sab\u00eda que algunos par\u00e1sitos intracelulares, como Chlamydia<\/em><\/a>, carecen de dicha prote\u00edna. Ahora se les une un importante grupo de arqueas, las Crenarchaeota<\/em>, a las que pertenece Sulfolobus acidocaldarius<\/em>, la especie en la que se ha hecho el descubrimiento. <\/strong>
\n<\/span><\/p>\n
\"\"<\/span><\/p>\n

Un hogar muy especial. <\/strong>El jard\u00edn de las deliciasde Sulfolobus acidocaldarius<\/em> para nosotros ser\u00eda mas bien un infierno,casi hirviendo a 80\u00baC y bastante \u00e1cido a pH 2. Su hogar, en lassolfataras, se asemeja asombrosamente a las calderas de Pedro Boteroilustradas en el Hortus deliciarum<\/em><\/a> un manuscrito medievalcompilado por Herrad def Landsberg<\/a> entre 1167 y 1185.<\/span><\/div>\n

<\/p>\n
\u00bfQu\u00e9 es y qu\u00e9 hace FtsZ?<\/span><\/span><\/strong>
\nFtsZ es una prote\u00edna con estructura y propiedades muy parecidas a la Tubulina, la prote\u00edna que en las c\u00e9lulas eucariotas como las humanas, forma los microt\u00fabulos del citoesqueleto. Estos microt\u00fabulos son los encargados de procesos tan importantes como el tr\u00e1fico de ves\u00edculas por el citoplasma y del reparto de los cromososmas durante la mitosis. En la divisi\u00f3n de bacterias y de org\u00e1nulos de origen bacteriano, FtsZ se coloca en el centro de la c\u00e9lula y dirige el ensamblaje de todos los componentes que integran un anillo que ejecuta la constricci\u00f3n de la membrana celular. FtsZ es una prote\u00edna esencial, es decir que si una bacteria no la puede producir queda condenada a crecer sin poder dividirse, lo mismo que le ocurre a un cloroplasto privado de ella.<\/span><\/span><\/p>\n
\"\"
\n
\n<\/strong>Estructura tridimensional de FtsZ y Tubulina. <\/strong>Pese a que funcionan en procesos diferentes, las dos prote\u00ednas tienen una gran similitud estructural, que reside no tanto en los amino\u00e1cidos que componen sus secuencias, sino en el tipo de estructuras en h\u00e9lice y l\u00e1mina que adoptan. <\/span>
\n<\/span><\/p>\n
\u00bfC\u00f3mo lo hacen algunas arqueas?<\/span><\/span><\/strong>
\nAhora mismo se reconoce que los microorganismos pertenecientes al Dominio Archaea<\/em> est\u00e1n divididos en dos tipos distintos o phyla: Crenarchaeota<\/em> y Euryarchaeota<\/em>, aunque es probable que dentro de poco haya m\u00e1s tipos. Los euryarqueotas incluyen a los metan\u00f3genos y a las arqueas de ambientes hipersalinos mientras que los crenarqueotas son microorganismos term\u00f3filos e hiperterm\u00f3filos. Pues bien, s\u00f3lo los euryarqueotas parec\u00edan utilizar un mecanismo de divisi\u00f3n celular basado en el anillo contr\u00e1ctil de la prote\u00edna FtsZ. Es el caso de la arquea hal\u00f3fila Haloferax volcanii<\/em>.<\/span><\/span>
\n <\/span><\/span>
\nLa divisi\u00f3n sin Z<\/span><\/span><\/strong>
\nPor eso resultaba chocante no encontrar FtsZ, o algo muy similar, en las crenarqueas. Un grupo de investigadores de la Universidad de Uppsala, ha resuelto ahora este enigma: las crenarqueas sin FtsZ, han montado su maquinaria de divisi\u00f3n bas\u00e1ndose en prote\u00ednas por completo diferentes a las de las bacterias y a las de sus primas las euryarqueas. Estas prote\u00ednas muestran homolog\u00eda con un tipo de prote\u00ednas eucariotas. La sorpresa es que no se parecen para nada a la Tubulina, y tampoco a la actina o la miosina, prote\u00ednas que participan en la divisi\u00f3n de eucariotas. Se parecen a las prote\u00ednas involucradas en la formaci\u00f3n de ves\u00edculas<\/a> endosomales a partir del ret\u00edculo endoplasm\u00e1tico, o en la liberaci\u00f3n de virus como el VIH.<\/span><\/span>
\n <\/span><\/span>
\nRolf Bernander<\/a> y sus colaboradores han identificado tres prote\u00ednas de Sulfolobus acidocaldarius<\/em>, denominadas CdvA, CdvB y CdvC, que se producen en el momento correcto en el que se predice comienza la divisi\u00f3n. Adem\u00e1s, y como ocurre con varias de las prote\u00ednas que las bacterias utilizan para dividirse, los genes que las codifican est\u00e1n pegados en el mismo lugar del genoma<\/a>.<\/span><\/span> Se les ha llamado oper\u00f3n cdv<\/em>, un acr\u00f3nimo de \u00abcelular-divisi\u00f3n\u00bb. Dentro del tr\u00edo, las prote\u00ednas CdvB y CdvC, son las que tienen homolog\u00eda con las prote\u00ednas eucariotas del complejo ESCRT-III. Dicho complejo forma ves\u00edculas en el lumen de las ves\u00edculas endosomales por un proceso conocido como \u201cc\u00edrculos conc\u00e9ntricos<\/a>\u201d. Si nos paramos un momento a pensar, crear una ves\u00edcula es algo parecido a una divisi\u00f3n celular por gemaci\u00f3n. El tercer gen, cdvA<\/em>, tiene la informaci\u00f3n para formar una prote\u00edna que se parece a otras prote\u00ednas del citoesqueleto eucari\u00f3tico distintas a la Tubulina.<\/span><\/span><\/p>\n
\"\"<\/p>\n

Parientes lejanos<\/strong>.<\/strong> En el esquema de la izquierda se representan las fases finales de la divisi\u00f3n de Sulfolobus acidocaldarius<\/em>. Tras la replicaci\u00f3n y segregaci\u00f3n de los cromosomas se forma una constricci\u00f3n en el centro de la c\u00e9lula. Se ha observado que las prote\u00ednas Cdv se disponen en esa zona central y una hip\u00f3tesis plausible es que intervienen activamente en dicha constricci\u00f3n. A la derecha se muestra el proceso de formaci\u00f3n de ves\u00edculas endosomales en las rutas de procesamiento de los receptores de membrana de las c\u00e9lulas eucariotas. Dichos receptores son internalizados en la c\u00e9lula mediante una invaginaci\u00f3n de la membrana plasm\u00e1tica formando una ves\u00edcula, la cual une a otras semejantes formando una ves\u00edcula m\u00e1s grande llamada endosoma. El endosoma sufre a su vez nuevas invaginaciones, liber\u00e1ndose peque\u00f1as ves\u00edculas en su interior. Es en esa segunda invaginaci\u00f3n donde est\u00e1n involucradas las prote\u00ednas pertenecientes al complejo ESCRT-III (etapas 1, 2 y 3). El resultado es que se forma una gran ves\u00edcula llena a su vez de vesiculitas conocida como cuerpo multivesicular, que acaba fusion\u00e1ndose con un lisosoma para la degradaci\u00f3n de su contenido.<\/span><\/span><\/p>\n

La expresi\u00f3n de los tres genes est\u00e1 regulada por un puesto de control, lo que en ingl\u00e9s se llama un \u00abcheckpoint<\/em>\u00ab, pues no se inducen hasta que no comienza la segregaci\u00f3n de los cromosomas. Si algo va mal en la replicaci\u00f3n del DNA, por ejemplo tras la irradiaci\u00f3n con luz ultravioleta, se inhibe la producci\u00f3n de dichas prote\u00ednas y se frena la divisi\u00f3n. Tambi\u00e9n cesan de producirse cuando Sulfolobus<\/em> no precisa dividirse, ya sea porque deja de crecer, se le inhibe con antibi\u00f3ticos que bloquean la divisi\u00f3n, o se le impide la divisi\u00f3n por medio de mutaciones.<\/span><\/span><\/p>\n

Ni C ni Z, para nosotros divisi\u00f3n se escribe con S<\/span><\/span><\/strong>
\nResumiendo, los crenoarqueotas no poseen la exclusividad sobre su mecanismo de divisi\u00f3n celular. Lo que hacen es usar de forma distinta un mecanismo que los eucariotas conservan, pero dedican a otra funci\u00f3n. Evidentemente eso tiene una serie de implicaciones filogen\u00e9ticas. Si nos centramos en la filogenia vista desde el mundo de las arqueas<\/a>, la primera divergencia se cree que ocurri\u00f3 entre el linaje arquea\/eucariota y el linaje bacteriano. Luego debi\u00f3 ocurrir la divergencia entre arqueas y eucariotas y finalmente la divergencia entre euryarqueotas y crenarqueotas. Estos resultados parecen indicar que el mecanismo de divisi\u00f3n basado en FtsZ es m\u00e1s antiguo, pero que quiz\u00e1s coexistiese con el mecanismo basado en CdvB y CdvC. Cuando sucedi\u00f3 la divergencia entre los euryarqueotas y los crenoarqueotas, los primeros continuaron con FtsZ y los segundos adoptaron el otro sistema. Los eucariotas sin embargo desarrollaron otro sistema de divisi\u00f3n celular y dejaron el sistema hom\u00f3logo a Cdv para utilizarlo en la formaci\u00f3n de ves\u00edculas, y a la heredera de FtsZ, la Tubulina, la colocaron en su citoesqueleto para llevar cosas, entre ellas los cromosomas, de un lado a otro de la c\u00e9lula.<\/span><\/span>
\n <\/span><\/span>
\nResulta muy interesante comprobar que en los organismos procariotas ambos mecanismos de divisi\u00f3n parecen excluirse entre si. Por un lado tendr\u00edamos el mecanismo de las bacterias, y euryarqueas que utilizan FtsZ. Por otro el que utilizan las creanarqueas, basado en las prote\u00ednas Cdv. Es decir, unas tienen motores de explosi\u00f3n y otras motores el\u00e9ctricos. Pero parece que tambi\u00e9n existen los microorganismos, un grupo de crenarqueas y Thermoplasma acidophilum<\/em>, una especie de euryarquea, que como los coches h\u00edbridos pueden funcionar con motor de explosi\u00f3n o el\u00e9ctrico pues contienen tanto prote\u00ednas Cdv como FtsZ. Pero lo m\u00e1s chocante es que hay un tercer grupo de crenarqueas que no tienen ni prote\u00ednas Cdv ni FtsZ. \u00bfUsar\u00e1n una turbina?<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/strong><\/span><\/p>\n

\u00bfEliges FtsZ o Cdv? <\/strong> La distribuci\u00f3n filogen\u00e9tica de los genes de divisi\u00f3n en arqueas indica que no es frecuente el caso en el que existen a la vez las prote\u00ednas Cdv y FtsZ. Los recuadros negros indican presencia de los genes; los n\u00fameros se refieren a los grupos filogen\u00e9ticos a los que pertenece cada especie representada; N, Nanoarchaeota; K, Korarchaeota. Tomado del trabajo comentado<\/a>.<\/span>
\n<\/span><\/p>\n

REFERENCIA:<\/span><\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

A-C. Lind\u00e5s, E.A. Karlsson, M.T. Lindgren, T.J.G. Ettema, and R. Bernander. 2008. A unique cell division machinery in the Archaea. Proc Natl Acad Sci USA<\/em>. www.pnas.org_cgi_doi_10.1073_pnas.0809467105<\/a>.<\/span><\/span><\/p>\n

NOTA DE LOS AUTORES:<\/span><\/p>\n

Este art\u00edculo se publica simult\u00e1neamente<\/a> en los dos foros administrados por cada uno de los dos autores, esta iniciativa es de esperar que anime al p\u00fablico de cada uno a visitar el otro para obtener una visi\u00f3n m\u00e1s amplia de las \u00abcuriosidades<\/a> de esos peque\u00f1os bichitos<\/a>\u00ab.
\n<\/span><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

autores: Manuel S\u00e1nchez y Miguel Vicente La versi\u00f3n en ingl\u00e9s de este art\u00edculo se ha publicado en Small things considered \u00abThe Microbe Blog\u00bb Desde la rueda hasta la turbina la humanidad se ha inventado un buen n\u00famero de m\u00e1quinas para realizar trabajos mec\u00e1nicos muy diversos, por lo que parece natural que la misma funci\u00f3n, como impulsar un coche, pueda hacerse con motores de dise\u00f1os muy diferentes. Tambi\u00e9n en las distintas c\u00e9lulas se puede hacer una misma funci\u00f3n utilizando maquinarias de diferentes dise\u00f1os. As\u00ed como la mayor\u00eda de los coches utilizan un motor de gasolina, la mayor\u00eda de los microbios y\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":87,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[256,250,247],"tags":[846,796],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/107396"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/users\/87"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=107396"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/107396\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":130512,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/107396\/revisions\/130512"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=107396"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=107396"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=107396"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}