COMUNICACIÓN BACTERIAS

deterioro de los alimentos se puede definir como un proceso que hace que un producto indeseable o inaceptable para el consumo, y es el resultado de la actividad bioquímica de una comunidad microbiana que eventualmente domina de acuerdo con los determinantes ecológicos predominantes. Aunque se informó de una información limitada, esta actividad se ha atribuido a la detección de quórum (QS). En consecuencia, el papel potencial de la comunicación de célula a célula en deterioro de los alimentos y la seguridad alimentaria debe ser más ampliamente dilucidado. Dicha información sería útil en el diseño de los enfoques para la manipulación de estos sistemas de comunicación, reduciendo así o prevenir, por ejemplo, reacciones de deterioro o incluso el control de la expresión de factores de virulencia. Debido a los numerosos informes en la literatura sobre las características fundamentales de QS, por ejemplo, la química y las definiciones de los compuestos QS, en este minireview, sólo aluden a los tipos y la química de las moléculas de señalización QS per se y al (a base de bioensayo) métodos para su detección y cuantificación, evitando una extensa documentación. Por el contrario, se pretende ayudar a comprender (i) el papel de QS de deterioro de los alimentos, (ii) los factores que pueden saciar la actividad de QS en los alimentos y revisar los inhibidores de QS potenciales que puedan "inducir a error" la coordinación bacteriana de las actividades de descomposición y por lo tanto puede ser utilizado como bioconservantes, y (iii) las futuras aproximaciones experimentales que deben llevarse a cabo con el fin de explorar las o zonas "grises", "negro" de QS, aumentar nuestra comprensión de cómo QS afecta el comportamiento microbiano en los alimentos, y ayudar en la búsqueda de respuestas en cuanto a cómo podemos explotar QS en beneficio de la conservación de alimentos y la seguridad alimentaria.

INTRODUCCIÓN

En las últimas décadas , nuestra percepción de las bacterias y sus comunidades ha cambiado drásticamente . Las bacterias han sido considerados más a menudo poblaciones de células que actúan de forma individual , pero ahora es cada vez más evidente que hay mucha interacción y la comunicación entre células adyacentes (55) .

COMUNICACIÓN BACTERIAS

quorum sensing (QS), un término introducido por Fuqua y Winans (32) para describir la comunicación de célula a célula, es el mecanismo utilizado por las bacterias para entender los cambios en su entorno y en consecuencia aplicar estrategias específicas que permitan la adaptación al estrés ambiental en espacio y tiempo. Este proceso de adaptación continua puede verse afectada por la comunicación microbiana (136, 140). De hecho, estrategias tales como un mejor acceso a los nutrientes o nichos ambientales, el montaje respuestas defensivas contra huéspedes eucariotas y organismos competidores (es decir, la secreción de factores de virulencia), la optimización de la capacidad de la célula para diferenciarse en formas morfológicas (es decir, la formación de biopelículas, esporulación ) y la adaptación / supervivencia en ambientes hostiles, de crecimiento restrictivas son algunos comportamientos bacterianas dictadas por el uso de sistemas de respuesta de la señal (4, 112, 123). En su forma más simple, célula a célula-señalización resultados de la producción de moléculas pequeñas señales, llamados difusibles autoinductores. Las moléculas de señal se secretan a un nivel basal durante el crecimiento bacteriano por las células del emisor y acumulan en el medio ambiente circundante. Este entorno dicta el destino de la molécula de quórum, por ejemplo, la tasa de su acumulación a una concentración umbral, lo cual dispara un programa genético del contexto local. La concentración de estos compuestos de señalización en el (por ejemplo, crecimiento) medio o matriz ambiental crea zonas de concentración reducida, es decir, la concentración de gradiente a través de la interfaz célula / colonia / medio ambiente. Sin embargo, la difusión limitada de estos compuestos entre las células conduce a localmente alta acumulación internamente. Cuando esta concentración alcanza el nivel de umbral antes mencionado (es decir, el nivel de quórum), las moléculas de señalización se unen a receptores sobre o en la célula bacteriana, que conduce a cambios en la expresión génica en la célula de responder. Para intraespecíficas QS, el emisor y el que responde por lo general son las mismas células. A menudo, pero no siempre, los genes que están involucrados en la síntesis y la respuesta activar su propia expresión-explicar el término autoinductor, por ejemplo, el fenómeno ocurre sin ninguna intervención externa (81). Debe tenerse en cuenta que una molécula de señalización se considera tal ya que actúa a concentraciones bajas y no participa en el metabolismo primario (55).

En general, QS es omnipresente en muchas especies bacterianas conocidas humanos y de plantas, así como en los extremófilos, tales como Natronococcus occultus, Halomonas género, Thermotoga maritima, y ​​Acidithiobacillus ferrooxidans (52, 69, 88, 106). Con respecto a las bacterias Gram-negativas patógenos, incluyendo los géneros Agrobacterium, Brucella, Burkholderia, Erwinia, Enterobacter, Pseudomonas, Ralstonia, Serratia, Vibrio y Yersinia, el mecanismo de QS para la regulación de los factores de síntesis de virulencia se ha explotado (132). Este mecanismo también ha sido utilizado por Bacillus, Enterococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Streptomyces y géneros Rhizobium para desarrollar la competencia genética o producir péptidos antimicrobianos o exotoxinas o para la formación de biopelículas y la fijación de nitrógeno (45, 95). Las bacterias no sólo se comunican con los miembros de la misma especie, pero también pueden "escuchar a escondidas" en la "conversación" de otras especies y modular su comportamiento en respuesta a la señal moléculas que no sintetizan (29).

Como se mencionó anteriormente, los estudios existentes se han centrado principalmente en los aspectos moleculares de la comunicación de célula a célula, es decir, cómo afecta a la virulencia QS, la formación de biopelículas, la esporulación o conjugación, etc. Por el contrario, mucho menos atención se ha prestado al contexto ecológico de por qué las bacterias producen moléculas de señalización y responden tanto a las señales intra e interespecies, e incluso menos atención se ha centrado en cómo el nicho ecológico afecta a esta comunicación. Este es el caso de los nichos presentes en los ecosistemas de alimentos, donde el papel de la comunicación de célula a célula sólo recientemente ha recibido atención por parte de los microbiólogos, a pesar del hecho de que un creciente cuerpo de evidencia que se ha recogido lo que sugiere que el deterioro del alimento bacteriana también puede estar regulada por los sistemas de QS (1, 112). Hasta ahora, pocos estudios han investigado la influencia de las condiciones del sistema de alimentos en autoinductor producción de la señal por patógenos transmitidos por los alimentos (9, 17, 70, 79, 80) y la influencia de estas señales QS en la supervivencia / proliferación de bacterias patógenas en los alimentos (9, 115). Soni et al. (116, 117), por ejemplo, informaron de que la expresión de supervivencia y la virulencia de un Luxs cepa mutante de Escherichia coli O157: H7 se mejoró en presencia de autoinductor-2 (AI-2). Del mismo modo, la producción de AI-2 por Salmonella enterica serovar Typhimurium contribuyó significativamente a su capacidad para colonizar en el intestino de pollo en comparación con la cepa mutante LuxS- (9)

Disrupting the QS pathway can play a major role in controlling microbial gene expression related to human infection and food spoilage. The role of QS signaling molecules involved in food spoilage needs to be understood in the effort to block the causative cell-to-cell communication and prevent microbial spoilage. Quorum-sensing inhibitors (QSIs) can be developed that target synthesis of the cell signaling molecules or block these signaling systems that can lead to prevention of food spoilage and biofilm formation by food-related bacteria. It is also challenging to understand which factors in foods may influence cell-to-cell signaling and how pathogens respond in the presence of signals produced by other bacteria (114). This could potentially lead to identification of species-specific molecules and/or development of interventions that could be employed to control or inhibit the QS-regulated behaviors of spoilage and pathogens, ultimately impacting food quality and safety.

Grupo de compuestos COMUNICACIÓN

Varias clases de moléculas de origen microbiano de señalización ahora han sido identificados y se puede dividir en cuatro categorías generales: (i) N-acil homoserina lactonas (AHL), que son derivados de ácidos grasos denominadas genéricamente autoinductor-1 (AI-1) y están producidos y utilizados por las bacterias gram-negativas principalmente para la comunicación dentro de una especie (113); (Ii) un diéster de borato de furanosilo, que se deriva del reciclado de S-adenosil-homocisteína a la homocisteína también conocido como autoinductor-2, es producido por las bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, y se cree que sirven como universales señal para interespecies e intraespecífica comunicaciones (22, 139); (Iii) autoinductor-3 (AI-3), que sirve como la señal QS de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) genes de virulencia y la diafonía con la célula huésped de mamífero epinefrina sistemas (103, 118) de señalización; y (iv) autoinducing péptidos (AIP), que son producidos y utilizados por las bacterias Gram-positivas (75, 121).

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