Bacteriocina

Bacteriocinas são categorizadas de várias formas, incluindo a produção de estirpes, mecanismos de resistência comuns, e mecanismo de matança. Existem várias grandes categorias de bacteriocinas que estão apenas fenomenologicamente relacionadas. Estas incluem as bacteriocinas das bactérias gram-positivas, as cólicas, as microcólicas e as bacteriocinas da Archaea. As bacteriocinas de E. coli são chamadas de colicinas (anteriormente chamadas de “colicinas”, que significam “assassinas de coli”). Elas são as bacteriocinas mais estudadas. São um grupo diversificado de bacteriocinas e não incluem todas as bacteriocinas produzidas pela E. coli. Na verdade, uma das mais antigas chamadas colicinas conhecidas era chamada de colicina V e agora é conhecida como microcina V. É muito menor e produzida e secretada de uma maneira diferente das clássicas colicinas.

Este sistema de nomenclatura é problemático por uma série de razões. Primeiro, nomear as bacteriocinas pelo que elas putativamente matam seria mais preciso se o seu espectro de matança fosse contíguo com designações de gênero ou espécie. As bacteriocinas frequentemente possuem espectros que excedem os limites dos seus táxons nomeados e quase nunca matam a maioria dos táxons para os quais são nomeadas. Além disso, o nome original não deriva geralmente da estirpe sensível que a bacteriocina mata, mas sim do organismo que produz a bacteriocina. Isto torna o uso deste sistema de nomenclatura uma base problemática para a teoria; assim os sistemas alternativos de classificação.

Bacteriocinas que contêm o aminoácido modificado lantionina como parte da sua estrutura são chamadas de lantibióticos. Entretanto, esforços para reorganizar a nomenclatura da família de produtos naturais do peptídeo ribossomicamente sintetizado e pós-tradução (RiPP) levaram à diferenciação dos lantipeptídeos das bacteriocinas com base em genes biossintéticos.

Métodos de classificaçãoEditar

Métodos alternativos de classificação incluem: método de matança (formação de poros, atividade nuclease, inibição da produção de peptidoglicanos, etc.).), genética (grandes plasmídeos, pequenos plasmídeos, cromossomos), peso molecular e química (proteína grande, peptídeo, com/sem a meação de açúcar, contendo aminoácidos atípicos como a lantionina), e método de produção (ribossômica, modificações pós-ribossômica, não-ribossômica).

De bactérias Gram negativasEdit

Bacteriocinas Gram negativas são tipicamente classificadas por tamanho. As microcins têm menos de 20 kDa de tamanho, as bacteriocinas semelhantes às cólicas têm de 20 a 90 kDa de tamanho e as chamadas bacteriocinas de alto peso molecular, que são bacteriocinas de múltiplas subunidades que se assemelham às caudas dos bacteriófagos. Esta classificação de tamanho também coincide com similaridades genéticas, estruturais e funcionais.

MicrocinsEdit

Ver artigo principal sobre microcins.

Bacteriocinas semelhantes a colicinasEdit

Colicinas são bacteriocinas (CLBs) encontradas na Gram-negativa E. coli. Bactérias similares ocorrem em outras bactérias Gram-negativas. Estas CLBs são distintas das bacteriocinas Gram-positivas. Elas são proteínas modulares entre 20 e 90 kDa de tamanho. Consistem frequentemente num domínio de ligação dos receptores, num domínio de translocação e num domínio citotóxico. Combinações destes domínios entre diferentes CLBs ocorrem frequentemente na natureza e podem ser criadas em laboratório. Devido a essas combinações, subclassificações adicionais podem ser baseadas tanto no mecanismo de importação (grupos A e B) ou no mecanismo citotóxico (nucleases, formação de poros, tipo M, tipo L).

TailocinsEdit

Muito bem estudadas são as alfaias de Pseudomonas aeruginosa. Algumas pesquisas foram feitas para identificar os pirocinos e mostrar como eles estão envolvidos na competição “célula a célula” da bactéria Pseudomonas, intimamente relacionada a ela.

Os dois tipos de pirocinos são diferentes pela sua estrutura; ambos são compostos por uma bainha e um tubo oco formando uma longa estrutura hexicoidal hexamericana ligada a uma placa de base. Existem múltiplas fibras de cauda que permitem que a partícula viral se ligue à célula alvo. No entanto, as piocinas R são uma estrutura de cauda contrátil grande e rígida, enquanto as piocinas F são uma pequena estrutura de cauda flexível e não contrátil.

As piocinas são codificadas por seqüências de profecia no genoma da bactéria, e a produção acontecerá quando uma bactéria parente for manchada no ambiente da bactéria competitiva. As partículas são sintetizadas no centro das células e, após a maturação, migram para o pólo celular através da estrutura tubulínica. As partículas são então ejetadas no meio com a lise celular. Elas podem ser projetadas até várias dezenas de micrômetros graças a uma pressão de turgor muito alta da célula. As alfacinas libertadas irão então reconhecer e ligar-se às bactérias parentes para as matar.

De bactérias Gram positivasEdit

Bacteriocinas de bactérias Gram positivas são tipicamente classificadas em Classe I, Classe IIa/b/c, e Classe III.

BacteriocinasEdit Classe I

As bacteriocinas classe I são pequenos inibidores do peptídeo e incluem nisina e outros lantibióticos.

BacteriocinasEdit Classe II

As bacteriocinas classe II são pequenas (<10 kDa) proteínas termoestáveis. Esta classe é subdividida em cinco subclasses. As bacteriocinas classe IIa (bacteriocinas tipo pediocina) são o maior subgrupo e contêm uma sequência de consenso N-terminal -Tyr-Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cys através deste grupo. As bacteriocinas C-terminal são responsáveis pela atividade específica da espécie, causando a fuga de células por permeabilização da parede celular alvo.

As bacteriocinas Classe IIa têm um grande potencial para uso na conservação de alimentos, bem como em aplicações médicas, devido à sua forte atividade anti-Listeria e ampla gama de atividades. Um exemplo de bacteriocina Classe IIa é a pediocina PA-1. As bacteriocinas da classe IIb (bacteriocinas de dois peptídeos) requerem dois peptídeos diferentes para a sua actividade. Um desses exemplos é a lactococina G, que permeabiliza as membranas celulares para cátions monovalentes de sódio e potássio, mas não para cátions divalentes. Quase todas estas bacteriocinas têm um motivo GxxxG. Este motivo também é encontrado em proteínas transmembranas, onde estão envolvidas em interações hélice-hélice. Assim, os motivos da bacteriocina GxxxG podem interagir com os motivos nas membranas das células bacterianas, matando as células. A classe IIc abrange os peptídeos cíclicos, nos quais as regiões N-terminal e C-terminal estão covalentely ligadas. A Enterocin AS-48 é o protótipo deste grupo. A classe IId abrange as bacteriocinas de um único péptido, que não são modificadas pós-tradução e não apresentam a assinatura tipo pediocina. O melhor exemplo deste grupo é a aureocina A53, altamente estável. Esta bacteriocina é estável em condições altamente ácidas, a altas temperaturas, e não é afectada por proteases.

A mais recente subclasse proposta é a Classe IIe, que engloba as bacteriocinas compostas por três ou quatro peptídeos não-pediocinicos. O melhor exemplo é a aureocina A70, uma bacteriocina de quatro péptidos, altamente ativa contra Listeria monocytogenes, com potenciais aplicações biotecnológicas.

Bacteriocinas Classe IIIEditar

Bacteriocinas da Classe III são grandes, com uma proteína proteína lábeis de calor (>10 kDa). Esta classe é subdividida em duas subclasses: subclasse IIIa (bacteriolisinas) e subclasse IIIb. A subclasse IIIa compreende aqueles peptídeos que matam células bacterianas pela degradação da parede celular, causando assim lise celular. A bacteriolysina mais estudada é a lisostafina, um peptídeo de 27 kDa que hidrolisa as paredes celulares de várias espécies de Staphylococcus, principalmente S. aureus. A subclasse IIIb, em contraste, compreende aqueles peptídeos que não causam lise celular, matando as células alvo pela perturbação do potencial da membrana plasmática.

Bacteriocinas classe IVEdit

Bacteriocinas classe IV são definidas como bacteriocinas complexas contendo lipídios ou carboidratos moieties. A confirmação por dados experimentais foi estabelecida com a caracterização da sublancina e glicocina F (GccF) por dois grupos independentes.

Base de dadosEdit

Duas bases de dados de bacteriocinas estão disponíveis: BAGEL e BACTIBASE.