Interactive Gaussian Mixture Model Building: GMMbuilder

secreción

La liberación de OMVs constituye una vía secretoria con características y ventajas distintivas, al que algunos autores postulan como el “Sistema de Secreción Tipo 0” (SST0)152_{. Las OMVs permiten la secreción conjunta de proteínas solubles en su lumen} y unidas a su superficie, junto con componentes insolubles como proteínas de membrana. Además, la membrana de las OMVs ofrece una barrera que impide el

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acceso de proteasas extracelulares, comunes en la mayoría de los ambientes de crecimiento bacteriano, a la carga contenida en el lumen. Por último estas vesículas proveen un vehículo para la secreción conjunta de múltiples proteínas, entregándolas de forma concentrada y simultánea a sitios alejados de la célula productora153_{. Esto} puede ser resultar especialmente importante cuando se requiere la acción de múltiples factores para llevar a cabo una función, por ejemplo en la liberación un conjunto de adhesinas y factores de virulencia durante la patogénesis.

Adicionalmente, se ha caracterizado en múltiples organismos que la composición de las OMVs no se corresponde de forma directa con la de los compartimientos de periplasma y membrana externa de las que estas derivan151_{. Por el contrario, existen} componentes proteicos o lipídicos que se encuentran presentes en proporciones mayores a las esperadas, o que se ven excluidos de las vesículas. Este proceso, denominado selección de carga, tiene mecanismos que aún no han sido caracterizados, pero su existencia indica que la producción de vesículas no se debe meramente a la liberación al azar de fragmentos de la membrana externa. Un ejemplo de marcada selección de carga es observado en P. aeruginosa, donde las OMVs están compuestas casi exclusivamente por LPS de tipo B, que constituye un componente minoritario de la membrana externa154_{. Porphyromonas gingivalis produce también dos tipo de LPS,} neutro y aniónico, y a este último se unen proteasas extracelulares denominadas gingipaínas producidas por este organismo. En mutantes que no producen la forma aniónica de LPS, las gingipainas se encuentran ausentes de OMVs, pero simultáneamente se produce la inclusión en las mismas de las proteínas RagA y RagB que normalmente se encuentran excluidas de las vesículas155_.

Hasta el momento no se han caracterizado los mecanismos responsables de la biogénesis de OMVs, si bien se han propuesto diversas alternativas con distintos grados de evidencia empírica151_{. La producción de OMVs requiere la formación de una} protuberancia en la membrana externa, lo que implicaría la existencia de una zona donde los contactos de esta bicapa con el peptidoglicano son más débiles para permitir su curvatura. En este sentido, se ha observado un fenotipo de hipervesiculación (producción incrementada de OMVs) en mutantes deficientes en proteínas que actúan como unión entre la pared celular y la membrana externa, tales como la porina OmpA, Lpp, y el sistema Tol/Pal156,157_{. Además OmpA está presente en menores niveles en} OMVs respecto a la membrana externa, y que Lpp está ausente en las vesículas151_{. Una} contribución adicional a la formación de vesículas sería la existencia de zonas o microdominios en la membrana externa donde se agrupan moléculas capaces de inducir curvatura. Un trabajo reciente demostró la capacidad de enzimas que modifican

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el LPS de contribuir a este proceso, analizando la hipervesiculación en cepas de

Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) que expresan la deacilasa de lípido A PagL158_{. La remoción de parte de las cadenas acilo del lípido A, un} disacárido unido a ácidos grasos que ancla el LPS a la membrana externa, produce especies de lípido A con forma de cono invertido, que al ubicarse en la membrana externa podrían producir la curvatura adecuada. La expresión de PagL lleva a una producción de OMVs 4 veces mayor, estando el LPS parcialmente deacilado generado por la enzima casi totalmente localizado en las OMVs. Otra posibilidad, no excluyente con las anteriores, es que la acumulación en zonas del espacio periplasmático de proteínas mal plegadas, restos de degradación de péptidoglicano e intermediarios mal localizados del metabolismo del LPS origine una presión de turgencia capaz de curvar la membrana externa y de iniciar el proceso de formación de una vesícula.

Se desconocen también los mecanismos responsables de la fisión de la vesícula para su liberación una vez formada, un proceso que en principio requiere energía en un espacio periplasmático que carece de ATP o GTP. La formación de OMVs tiene en apariencia características comunes a la formación de virus rodeados de membrana como el de la influenza, donde las partículas formadas no tienen dimensiones fijas sino una distribución de tamaños153_{. Por último cabe destacar que es posible que no haya un} único mecanismo responsable de la biogénesis de OMVs, sino que la formación de las mismas tenga diferentes roles y maquinarias involucradas en distintos organismos y condiciones ambientales.

Independientemente de los detalles mecanísticos de su formación, se acepta en general que la producción de OMVs es un proceso fisiológico que no involucra la lisis celular151,152_{. Ocurre de forma ubicua, en tanto se cree que todas las especies bacterianas} Gram-negativas producen OMVs, y este proceso tiene lugar tanto bajo crecimiento planctónico como cuando las células forman parte de biofilms. En años recientes se ha encontrado además evidencia de producción de vesículas de membrana en organismos Gram-positivos tales como Staphylococcus aureus o Bacillus anthracis151_{. La liberación} de vesículas rodeadas de membrana también ha sido descripta en otros dominios de la vida además de bacterias. Se han observado la producción de vesículas de membrana en ciertas arqueas, y la producción de exosomas en eucariotas guarda similitudes con la generación de OMVs159_.

La generación de OMVs es un proceso regulado, evidenciado por la existencia de mutaciones que pueden incrementar hasta 100 veces la producción de vesículas sin generar inestabilidad en la membrana externa160_{. Se ha demostrado que factores} ambientales como la disponibilidad de nutrientes y condiciones de estrés pueden

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modificar la producción de OMVs. El estrés de envoltura celular produce la activación de la vía σE de respuesta a estrés, que conduce a un incremento en la producción de OMVs161_{. Se ha caracterizado que mutantes con actividades σE constitutivas} aumentadas también tienen un fenotipo de hipervesiculación. Las OMVs parecen constituir una vía de eliminación de proteínas mal plegadas del espacio periplasmático, y la deleción de la proteasa/chaperona periplasmática DegP conduce a un aumento en la producción de OMVs, las cuales están enriquecidas en proteínas mal plegadas162_.