Fisión Binaria e Otras formas de Reproduccíon en Bacteria

Fisión Binaria

La mayoría de bacterias depended en fisión binaria para propagar. Conceptualmente, este proceso es simple; la célula simplemente necesita crecer al doble de su tamaño y después se divide en dos. Pero, para quedarse viable y competitivo, la bacteria tiene que dividirse en el momento propio, en el sitio propio, y tiene que proveer cada vástago. La división celular de la bacteria es estudiada en muchos lugares del mundo. Estas investigaciones esta develando los mecanismos genéticos que dirigen y regulan la división celular bacteriana. El entender los mecanismos de estos procesos es de gran, interés porque esto permite el desarrollo de productos químicos y nuevos antibióticos dirigidos a interferir con la división celular de las bacterias.

Antes que la fisión binaria ocurra, la célula debe copiar su material genético (ADN) y depositarlo en los extremos de la célula, de igual manera copiar los diferentes tipos de proteínas que incluirá la nueva maquinaria de división celular.

Un componente clave es la proteína FtsZ. Monómeros de la proteína FstZ se ensamblan en forma circular al centro de la célula. Otros componentes de proceso divisorio también se acomodan en el círculo de la proteína FtsZ. La maquinaria se ubica de tal forma que el citoplasma se divide en dos sin afectar al ADN en el proceso y en muchas bacterias la pared celular son sintetizadas. El orden y tiempo de estos procesos (Replicación del ADN, Segregación del ADN, selección del sitio de división, invaginación de la cubierta celular y la síntesis de la nueva pared celular) son estrictamente controlados.

Binary Fission

Algunas Formas de Reproduccion Bacterial

Existen algunos grupos de bacterias que usan una forma inusual de division para reproducirse. Algunas de estas bacterias crecen mas del doble de su tamano,pra luego dividirse en multiples nuevas celulas.Otros grupos de celulas se reproducen via Budding. Los siguientes son ejemplos de de algunas formas inusuales de reproduccion de la bacteria.

Produccion de Baeocytos en la cyanobacterium Staniera

Esta no sufre fision binaria en Staniera. Empieza como una pequena celula circular de approx. 1-2um de diametro. A esta celula se le conoce como baeocyto (literalmente significa celula pequena). Este crece y eventualmente forma una celula vegetativa de hasta 30um de diametro. Durante su crecimiento, el DNA celular se replica una y otra vez, la celula roduce una gruesa matriz extracelular. La celula vegetativa eventualmente pasa a una fase reproductiva donde sufre una sucesion de fisiones del citoplasma, producien dose docenas o cientos de baeocytos. Otros miembros de los Pleurocapsales (una orden del la Cyanobacteria) tienen inusuales patrones de division durante la reproduccion (ver Waterbury and Stanier, 1978).

Budding en Bacteria

Budding Plancto

Budding se observa en ciertos miembros de los Planctomycetes, Cyanobacteria, Firmicutes, (a.k.a. el bajo G+C Bacteria Gram-Positiva) y en la prosthecate Proteobacteria.  A pesar de que"budding" ha sido ampliamente estudiada eukaroryotic yeast Saccharomyces cerevisae, los mecanismos molecularesde la formacion del "BUD" en la bacteria no son conocidos. Una representacion esquematica de BUDDING en las especies de Planctomyces se indica seguidamente.

Producción intracelular del vastago por algunos Firmicutes

Las especies de Epulopiscium, y de Metabacterium polyspora y bacterias filamentosas dividas en segmentos producen múltiples nuevas bacterias dentro de la célula madre. Para algunas de estas bacterias, este proceso aparece ser la única manera de reproducción. El desarrollo intracelular de nuevas bacterias internas comparte características con la formación endosporas de Bacilo subtilis.

Epulopiscium

En grandes Epulopiscium esta estrategia reproductiva única comienza con la división asimétrica de célula, ver la figura del ciclo vital de Epulopiscium. En vez de poner el aro de FtsZ en el centro de la célula, como en la fisión binaria, (a) los aros de Z se colocan cerca de ambos postes de la célula de Epulopiscium. (b) La división produce una grande célula madre y dos células hijas pequeñas. (c) Las células más pequeñas contienen la ADN y se engullen completamente por la grande célula madre. (d) El vastago interno crece dentro del citoplasma de la célula madre. (e) Una vez que el desarrollo del vastago sea completo la célula madre muere y los suelta.

Nuestro laboratorio estudia los mecanismos de desarrollo intracelular de vástagos en Epulopiscium y en Metabacterium polyspora. Estamos interesados en los mecanismos que son conservados entre estos procesos reproductivos inusuales y la formación de la endospora. Esperamos ganar un mejor conocimiento de cómo esta forma novedosa se desarrollo sobre el tiempo reproducción y cómo beneficia estos simbiontes intestinales.

Some Selected Reviews about Division and Unusual Modes of Reproduction

  1. Alternatives to binary fission in bacteria. E. R. Angert. Nature Reviews Microbiology (2005) vol. 3, pp. 214-224.
  2. Patterns of growth and development in pleurocapsalean cyanobacteria, J.B. Waterbury and R.Y. Stanier. Microbiological Reviews (1978) vol. 42, pp. 2-44.
  3. Bacterial mitotic machineries. K. Gerdes, J. Møller-Jensen, G. Ebersbach, T. Kruse and K. Nordström. Cell (2004) vol. 116, pp. 359-366.
  4. Bacterial cell division and the septal ring. D. S. Weiss. Molecular Microbiology (2004) vol. 54, pp. 588-597.