Mycoplasma, Origen del nombre, Características, Primer aislamiento, Pequeño genoma, Taxonomía, Contaminante de laboratorio, Genoma sintético Micoplasma, Patogenicidad

Mycoplasma se refiere a un género de bacterias que carecen de una pared celular. Sin una pared celular, que no se ven afectadas por muchos antibióticos comunes, tales como la penicilina u otros antibióticos beta-lactámicos que la síntesis de la pared celular de destino. Ellos pueden ser parásitos o saprotrophic. Varias especies son patógenas en seres humanos, incluyendo M. pneumoniae, que es causa importante de neumonía atípica y otros trastornos respiratorios, y M. genitalium, que se cree que está implicado en enfermedades inflamatorias pélvicas. Mycoplasma es la célula más pequeña conocida y es de aproximadamente 0,1 m de diámetro.

Origen del nombre

El nombre de Mycoplasma, desde los griegos mykes y plasma, se utilizó por primera vez por Albert Bernhard Frank en 1889 - Pensaba que era un hongo, debido a las características similares a los hongos.

Un nombre antiguo para Mycoplasma fue pleuro Organismos parecidos a la neumonía, en referencia a los organismos similares a la agente causante de la perineumonía contagiosa bovina. Más tarde se descubrió que el patrón de crecimiento parecido a un hongo de M. mycoides es única para esa especie.

Características

Hay más de 100 especies reconocidas del género Mycoplasma, uno de varios géneros dentro de la clase Mollicutes bacterianas. Mollicutes son parásitos o comensales de los humanos, otros animales y plantas, del género Mycoplasma es, por definición, limitada a la vertebración de los ejércitos. El colesterol es necesario para el crecimiento de las especies del género Mycoplasma, así como ciertos otros géneros de mollicutes. Su temperatura óptima de crecimiento es a menudo la temperatura de su anfitrión si la temperatura ambiente warmbodied o si el anfitrión es incapaz de regular su propia temperatura interna. Análisis de secuencias de 16S ARN ribosomal, así como el contenido de genes sugieren firmemente que el mollicutes, incluidos los micoplasmas, están estrechamente relacionados con cualquiera de los géneros Lactobacillus o Clostridium la rama del árbol filogenético.

La morfología celular

Las bacterias del género Mycoplasma y sus parientes cercanos se caracterizan por la falta de una pared celular. A pesar de esto, las células presentan a menudo una forma determinada, con un tamaño pequeño característica, con típicamente alrededor de 10% del volumen de una célula de Escherichia coli. Estas formas de células presumiblemente contribuyen a la capacidad de los micoplasmas a prosperar en sus respectivos entornos. La mayoría son pseudococcoidal, pero hay excepciones notables. Las especies del grupo M. fastidiosum son en forma de barra. Las especies del grupo de M. pneumoniae, M. pneumoniae, incluyendo poseen una extensión polar que sobresale desde el cuerpo celular pseudococcoidal. Esta estructura de punta, designado un orgánulo apego o terminal orgánulo, es esencial para el cumplimiento de las células huésped y para el movimiento a lo largo de las superficies sólidas, y se implica en la división celular normal. Células de M. pneumoniae son pleomórficos, con un orgánulo fijación de dimensiones normales en un polo y un filamento de salida de la longitud variable y función incierta en el otro extremo, mientras que otras especies en el clúster típicamente carecen de la filamento final. Otras especies como M. móvil y M. pulmonis tienen estructuras similares con funciones similares.

Los micoplasmas son inusuales entre las bacterias en que los esteroles más se requieren para la estabilidad de la membrana citoplasmática. Los esteroles se adquieren desde el medio ambiente, por lo general como el colesterol del huésped animal. Los micoplasmas generalmente poseen un genoma relativamente pequeño de 0,58 a 1,38 megabases, lo que resulta en la reducción drástica de las capacidades biosintéticas y explica su dependencia de un anfitrión. Además utilizan un código genético alternativo en el que el codón UGA codifica el aminoácido triptófano en lugar del codón de parada habitual. Tienen un bajo contenido de GC.

Primer aislamiento

En 1898 Nocard y Roux informó el cultivo del agente causal de la perineumonía contagiosa bovina, que era en ese momento una grave y la enfermedad generalizada en los rebaños de ganado. La enfermedad es causada por M. mycoides subsp. mycoides SC, y el trabajo de Nocard y Roux representan el primer aislamiento de una especie de micoplasma. El cultivo fue, y sigue siendo difícil debido a los requisitos de crecimiento complejos.

Estos investigadores lograron mediante la inoculación de una bolsa semipermeable de medio estéril con el fluido pulmonar de un animal infectado y depositar esta bolsa por vía intraperitoneal en un conejo vivo. Después de quince a veinte días, el fluido en el interior de la bolsa recuperado era opaca, lo que indica el crecimiento de un microorganismo. Opacidad del fluido no se observó en el control. Este caldo turbio se podría usar entonces para inocular una segunda y tercera ronda y posteriormente introducida en un animal sano, causando la enfermedad. Sin embargo, esto no funciona, si el material se calienta, indicando un agente biológico en el trabajo. Los medios de comunicación no inoculados en la bolsa, después de la eliminación de la conejo, se podrían utilizar para hacer crecer el organismo in vitro, lo que demuestra la posibilidad de cultivo y descartar causas virales libre de células, aunque esto no fue apreciado completamente en el momento.

Pequeño genoma

Los recientes avances en la biología molecular y la genómica han traído los micoplasmas genéticamente simples, sobre todo M. pneumoniae y su pariente cercano, M. genitalium a un público más amplio. La segunda secuencia del genoma bacteriano completo publicado fue el de M. genitalium, que tiene uno de los genomas más pequeños de organismos de vida libre. La secuencia del genoma de M. pneumoniae se publicó poco después, y fue la primera secuencia del genoma determinado por primer caminar de una biblioteca de cósmidos en lugar del método de escopeta de todo el genoma. Mycoplasma la genómica y la proteómica continuar en los esfuerzos para comprender la llamada célula mínima, catalogar todo el contenido de proteínas de la célula, y en general seguir tomando ventaja de la pequeña genoma de estos organismos para comprender conceptos biológicos amplios.

Taxonomía

La importancia médica y agrícola de los miembros de los géneros Mycoplasma y relacionada género ha llevado a la catalogación extensa de muchos de estos organismos por la cultura, la serología, y la subunidad pequeña del gen de ARNr y la secuenciación de todo el genoma. Un enfoque reciente en la subdisciplina de la filogenética molecular ha aclarado tanto y confundido algunos aspectos de la organización de la clase Mollicutes.

Originalmente el nombre trivial "micoplasmas" ha denotado comúnmente todos los miembros de la clase Mollicutes. El nombre "Mollicutes" se deriva de los mollis Latina y cutis, y todas estas bacterias no carecen de una pared celular y la capacidad genética de sintetizar peptidoglicano. Ahora Mycoplasma es un género en Mollicutes. A pesar de la falta de una pared celular, muchos taxonomistas han clasificado Mycoplasma y parientes en las filo Firmicutes, que consiste en C bacterias Gram-positivas bajo G tales como Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus y basado en el análisis de 16S rRNA gen. Los Mycoplasmatales orden contiene una sola familia, Mycoplasmataceae, que comprende dos géneros: Mycoplasma y Ureaplasma.

Históricamente, la descripción de una bacteria que carece de pared celular fue suficiente para clasificar al género Mycoplasma y, como tal, es el género más antiguo y más grande de la clase con cerca de la mitad de las especies de la clase ', cada limitan por lo general a un host específico y con muchos anfitriones albergar más de una especie, algunos patógenos y algunos comensales. En estudios posteriores, muchas de estas especies se encontraron para ser distribuidos filogenéticamente entre al menos tres órdenes separadas.

Un criterio limitante para su inclusión dentro del género Mycoplasma es que el organismo tiene un huésped vertebrado. De hecho, la especie tipo, M. mycoides, junto con otras especies de micoplasmas significativos como M. capricolum, es evolutivamente más estrechamente relacionadas con el género Spiroplasma en los orden Entomoplasmatales que a los otros miembros del género Mycoplasma. Esta y otras discrepancias probablemente siguen sin resolverse debido a la extrema confusión que el cambio podría generar entre las comunidades médicas y agrícolas.

Las especies restantes en el género Mycoplasma se dividen en tres grupos taxonómicos no, hominis, pneumoniae y fermentans, sobre la base de 16S rRNA secuencias de genes. El grupo hominis contiene los grupos filogenéticos de M. bovis, M. pulmonis, y M. hominis, entre otros. M. hyopneumoniae es un agente bacteriano principal del complejo de la enfermedad respiratoria porcina.

El grupo pneumoniae contiene los grupos de M. Muris, M. fastidiosum, U. urealyticum, los mollicutes haemotrophic Actualmente no cultivables, conocida informalmente como haemoplasmas y el grupo M. pneumoniae. Este grupo contiene la especie M. Alvi, M. amphoriforme, M. gallisepticum, M. genitalium, M. imitans, M. pirum, M. testudinis y M. pneumoniae. La mayoría, si no todas estas especies comparten algunas características únicas de otro modo, incluyendo un orgánulo archivo adjunto, homólogos de las proteínas pneumoniae cytadherence-accesorios M., y modificaciones especializados del aparato de la división celular.

Un estudio de 143 genes en 15 especies de Mycoplasma sugiere que el género se puede agrupar en cuatro clados: el grupo de M. hyopneumoniae, el grupo M. mycoides, el grupo de M. pneumoniae y un grupo Bacillus-Fitoplasmas. El grupo de M. hyopneumoniae está más estrechamente relacionado con el grupo de M. pneumoniae que el grupo M. mycoides.

Contaminante de laboratorio

Especies de Mycoplasma se encuentran a menudo en laboratorios de investigación como contaminantes en el cultivo celular. Contaminación del cultivo celular por micoplasma produce debido a la contaminación de las personas contaminadas o medio de cultivo celular ingredientes. Células de Mycoplasma son físicamente pequeña - menos de 1 m - y por lo tanto son difíciles de detectar con un microscopio convencional. Los micoplasmas pueden inducir cambios celulares, incluyendo las aberraciones cromosómicas, cambios en el metabolismo y el crecimiento celular. Infecciones por Mycoplasma graves pueden destruir una línea celular. Las técnicas de detección incluyen sondas de ADN, inmunoensayos enzimáticos, PCR, en placas sobre agar sensible y tinción con una mancha de ADN incluyendo DAPI o Hoechst.

Se ha estimado que al menos 11 a 15% de los cultivos celulares de laboratorio de Estados Unidos están contaminados con micoplasma. Un estudio Corning mostró que la mitad de los científicos estadounidenses no prueba de contaminación por micoplasma en sus cultivos de células. El estudio también indicó que, en la antigua Checoslovaquia, el 100% de los cultivos celulares aún no probados rutinariamente estaban contaminadas mientras que sólo el 2% de los que rutinariamente probado estaban contaminados. Dado que la tasa de contaminación EE.UU. se basó en un estudio de las empresas que examinadas regularmente para micoplasma, la tasa de contaminación real puede ser mayor. Índices de contaminación son más altos de Europa y de otros países son más altos aún. Aproximadamente el 1% de los datos de la Expresión Génica Omnibus publicados puede haber sido comprometida. Varios formulación a base de antibiótico de reactivos anti-micoplasmas se han desarrollado en los últimos años.

Genoma sintético Micoplasma

Un genoma sintetizado químicamente de una célula por micoplasma basado enteramente en ADN sintético que puede auto-replicarse ha sido referido como Mycoplasma Laboratorium.

Patogenicidad

Varias especies de Mycoplasma pueden causar la enfermedad, incluyendo M. pneumoniae, que es una causa importante de neumonía atípica, y M. genitalium, que se ha asociado con enfermedades inflamatorias pélvicas. Infecciones por Mycoplasma en los seres humanos están asociados con erupciones en la piel en el 17% de los casos:. 293

Enlaces a cáncer

Se detectan con frecuencia Varias especies de micoplasma en diferentes tipos de células cancerosas. Estas especies son:

  • M. fermentans
  • M. genitalium
  • M. hyorhinis
  • M. penetrans

La mayoría de estos micoplasmas han demostrado una fuerte correlación con la transformación maligna en células de mamíferos in vitro.

 La infección por micoplasma y la transformación de células de acogida

La presencia de micoplasma se informó por primera vez en muestras de tejido de cáncer en la década de 1960. Desde entonces, se han realizado varios estudios que tratan de encontrar y probar la conexión entre micoplasma y el cáncer, así como la forma en la bacteria podría estar implicada en la formación de cáncer. Varios estudios han demostrado que las células que están infectadas crónicamente con las bacterias pasan por una transformación de varios pasos. Los cambios causados por infecciones por micoplasmas crónicas se producen gradualmente y son tanto morfológica y genética. La primera señal visual de infección es cuando las células cambian gradualmente de su forma normal en forma de hoz. También se convierten en hipercromáticos debido a un aumento de ADN en el núcleo de las células. En etapas posteriores, las células pierden la necesidad de un soporte sólido con el fin de crecer y proliferar, así como la inhibición dependiente de contacto normal.

 Posibles mecanismos intracelulares de transformación maligna micoplasma

Cambios cariotipos relacionados con infecciones por micoplasma

Las células infectadas con micoplasma durante un período prolongado de tiempo muestran anormalidades cromosómicas importantes. Estos incluyen la adición de cromosomas, la pérdida de cromosomas enteros, pérdida parcial de los cromosomas y la translocación cromosómica. Todas estas anomalías genéticas pueden contribuir al proceso de transformación maligna. Translocación cromosómica y los cromosomas adicionales ayudan a crear actividad anormalmente alta de ciertos proto-oncogenes. Los protooncogenes con aumento de la actividad causadas por estas anomalías genéticas incluyen los que codifican c-myc, HRAS, y vav. La actividad de los proto-oncogenes no es la única función celular que se ve afectada; genes supresores de tumores se ven afectados por los cambios cromosómicos inducidos por micoplasma, así. La pérdida parcial o completa de cromosomas provoca la pérdida de genes importantes implicados en la regulación de la proliferación celular. Dos genes cuya actividad esté disminuido notablemente durante las infecciones crónicas con micoplasma son el Rb y p53 genes supresores de tumores. Una característica importante que diferencia de otros micoplasmas patógenos cancerígenos es que los micoplasmas no causan los cambios celulares mediante la inserción de su propio material genético en la célula huésped. El mecanismo exacto por el cual la bacteria hace que los cambios no se conoce todavía.

 Reversibilidad parcial de transformaciones malignas

La transformación maligna inducida por micoplasma también es diferente de la causada por otros patógenos en que el proceso es reversible. El estado de reversión es, sin embargo, sólo es posible hasta un cierto punto durante la infección. La ventana de tiempo que la reversibilidad es posible varía mucho, sino que depende principalmente de la micoplasma involucrados. En el caso de M. fermentans, la transformación es reversible hasta alrededor de 11 semanas de la infección y comienza a ser irreversible entre la semana 11 y 18 - Si las bacterias se matan el uso de antibióticos antes de la etapa irreversible, las células infectadas deben volver a la normalidad.

 Las conexiones a la investigación del cáncer en vivo y el futuro

Aunque micoplasmas se confirman a ser cancerígenos in vitro, que aún no se confirma si micoplasma podría ser una causa real del cáncer in vivo. Las incertidumbres con respecto a las bacterias potenciales para causar tumores malignos es debido al hecho de que las células utilizadas para los estudios son lo más a menudo a partir de líneas celulares inmortalizadas como las células BEAS-2B su mayoría. Se trata esencialmente de células en el punto de convertirse en células cancerosas. Un gran problema con el uso de estas células para confirmar propiedades carcinógenas es que van a transformarse de manera espontánea después de 32 passagings. Esto, y el hecho de que ninguna transformación maligna se ha detectado en las células no inmortalizadas "normales" que han sido infectados, podría ser una indicación de que micoplasmas acelera la progresión de las células hacia un tumor maligno, en lugar de realmente causando. No cáncer de micoplasma generado aún no se ha documentado en cultivos in vivo. Podría, sin embargo, será posible que las infecciones muy largas y crónicas de micoplasmas son capaces de causar cáncer en las células no inmortalizadas. Esto aún no se conoce ya que las células no inmortalizadas sólo puede dividir por un número limitado de veces, y por lo tanto no ha sido posible mantener cultivos de los mismos el tiempo suficiente para desarrollar el cáncer. Se necesita más investigación para confirmar que las infecciones por micoplasmas causan cáncer o iniciar tumores malignos en las células humanas. Esto podría ser un paso importante para tratar y prevenir el cáncer.

 Los tipos de cáncer asociados con micoplasma

El cáncer de colon: En un estudio para entender los efectos de la contaminación por micoplasmas en la calidad de las células de cáncer de colon humano cultivadas, se encontró que existe una correlación positiva entre la cantidad de M. hyorhinis presente en la muestra y el porcentaje de células CD133 positivas . Otras pruebas y análisis son necesarios para determinar la causa exacta de este fenómeno.

El cáncer gástrico: Hay fuertes indicios de que la infección de M. hyorhinis contribuye al desarrollo de cáncer en el estómago y aumenta la probabilidad de desarrollo de las células del cáncer maligno.

El cáncer de pulmón: Estudios sobre cáncer de pulmón han apoyado la creencia de que hay más de una correlación positiva coincidencia entre la aparición de cepas de Mycoplasma en pacientes y la infección con la tumorigénesis. Debido a que este es un una nueva zona, de la investigación, más estudios deben llevarse a cabo para entender mejor la correlación y determinar las posibles medidas preventivas para el cáncer de pulmón relacionados con micoplasma.

El cáncer de próstata: p37, una proteína codificada por M. hyorhinis, se ha encontrado para promover la invasividad de las células de cáncer de próstata. La proteína también causa el crecimiento, la morfología y la expresión génica de las células a cambiar, haciendo que se vuelvan un fenotipo más agresivo.

Cáncer renal: Los pacientes con carcinoma de células renales mostraron una cantidad significativamente elevada de Mycoplasma sp. en comparación con el grupo de control sano. Esto sugiere que micoplasma puede desempeñar un papel en el desarrollo de CCR.