EL CITOESQUELETO BACTERIANOYu-Ling Shih y Lawrence RothfieldRESUMENEn los ltimos aos se ha demostrado que las bacterias contienen un nmero de estructuras del citoesqueleto.Los elementos citoplasmticos bacterianas incluyen homlogos de los tres tipos principales de protenas eucariotas citoesqueleto (actina, la tubulina y protenas de filamentos intermedios) y un cuarto grupo, el grupo MinD-Par, que parece ser nica para las bacterias.Las estructuras del citoesqueleto desempean un papel importante en la divisin celular, la polaridad celular, la regulacin de la forma celular, la particin de plsmido, y otras funciones. Las protenas se auto-ensamblan en estructuras filamentosas in vitro y forman estructuras ordenadas intracelulares in vivo.Adems, hay una serie de elementos filamentosos bacterianas que pueden resultan ser del citoesqueleto en la naturaleza.Esta revisin pretende resumir e integrar la in vivo e in vitro aspectos de estos sistemas y para evaluar las probables futuras orientaciones de este campo de investigacin activa.INTRODUCCINEs realmente impresionante que en un plazo de 5 aos, una "verdad" de larga data acerca de una de las principales formas de vida del planeta se ha volcado.Aunque haba habido indicaciones anteriores de estructuras organizadas dentro de las clulas bacterianas (18,139,209), incluyendo la demostracin por Bi y Lutkenhaus que el homlogo de la tubulina FtsZ forma una estructura similar a un anillo en el sitio de divisin (15), el perodo de rpido antelacin comenz con el descubrimiento por Jones et al.en 2001 que los homlogos de actina bacterianas enBacillus subtilisse organizan en estructuras helicoidales extendidos que juegan un papel clave en la regulacin de la forma celular (95).Desde entonces, la sentencia de que las bacterias no han de largo alcance estructura interna ha sido sustituida por la realizacin de que el interior de la clula bacteriana contiene un gran nmero de elementos del citoesqueleto organizados, probablemente con un grupo mucho mayor de los componentes del citoesqueleto asociado todava sea descubierto.Especialmente impresionante es la gran cantidad de informacin que se ha puesto de manifiesto durante este perodo de tiempo relativamente corto.Ahora se sabe que existen homlogos del citoesqueleto bacterianas para todos los principales grupos de protenas del citoesqueleto eucariotas, es decir, la actina, tubulina, y grupos de filamentos intermedios (IF).Sin embargo, tambin han surgido diferencias importantes entre los sistemas del citoesqueleto eucariotas y procariotas.Estos incluyen el descubrimiento de que hay al menos un grupo importante de elementos del citoesqueleto bacterianas, el / grupo para la mente, que no tiene contrapartida eucaritico conocido y el hallazgo de que funciones anlogas se llevan a cabo frecuentemente por diferentes clases citoesqueleto en eucariotas y procariotas, a menudo utilizando diferentes mecanismos.La definicin del citoesqueleto eucariota ha evolucionado a lo largo del ltimo medio siglo.Incluye tanto las estructuras filamentosas estables que se componen en gran parte de las protenas de filamentos intermedios y las estructuras dinmicas, como las estructuras microtubulares tubulina derivados y los filamentos de actina que puede montar, desmontar, y redistribuir con rapidez dentro de la clula en respuesta a las seales que regulan las funciones celulares, tales como clulas la progresin del ciclo, el transporte de orgnulos intracelulares, la motilidad y la forma de la clula.Las caractersticas comunes de estos sistemas son su naturaleza filamentosa polimrica y su orden de largo alcance dentro de la clula.Sobre la base de estos antecedentes, definimos las estructuras del citoesqueleto bacterianas como estructuras filamentosas que se basan principalmente en polmeros de una sola clase de protenas, que muestran orden de largo alcance dentro de la clula y, cuando esto ha sido estudiado, que son capaces de auto- ensamblar in vitro en filamentos polimricos extendidas.El citoesqueleto bacteriana consta de los varios grupos de estructuras intracelulares que cumplen esta definicin.En esta revisin intentamos sintetizar la amplia gama de informacin que est disponible sobre el citoesqueleto bacteriano, concentrndose en los sistemas de los que se dispone para sacar conclusiones significativas de informacin suficiente.Hacemos hincapi en los aspectos del citoesqueleto de estos sistemas y la relacin de la organizacin del citoesqueleto de las funciones celulares especficas.Nos ocupamos relativamente brevemente con algunos detalles de la funcin biolgica que recientemente han sido revisados en otro lugar o que no podrn implicar el citoesqueleto.En su caso, remitimos al lector a los ltimos comentarios sobre estos temas.BACTERIAL CITOESQUELETO ELEMENTOSActina HomlogosVarios homlogos de actina del citoesqueleto que forman estructuras estn presentes en las clulas bacterianas.Los tres homlogos de actina bacterianas cuyas estructuras en tres dimensiones se conocen espectculo importante similitud estructural con la actina eucariota (Fig.(figura 1A)1A) (171,214,216) a pesar de un grado variable de similitud de secuencia.Ellos comparten un pliegue actina similar, que es caracterstico de la superfamilia de la actina, con la regin ms conservada de ser el dominio ATPasa actina (16).Tambin existen otras protenas bacterianas de la superfamilia de actina que no se sabe que son elementos delcitoesqueleto.Estos incluyen, por ejemplo, la protena de divisin celular FtsA (discutido ms adelante), el DnaK protena chaperona (Hsp70), y hexoquinasas de azcar (16). Higo.1.Comparacin estructural de las protenas del citoesqueleto eucariotas y procariotas.Estructuras de protenas fueron descargados de la Protein Data Bank (PDB) (http://www.rcsb.org/pdb/) y alineados utilizando el servidor EMBL-EBI Dal (http://www.epi.ac.uk/dali/).Protena...Comparacin estructural de las protenas del citoesqueleto eucariotas y procariotas. Estructuras de protenas fueron descargados de la Protein Data Bank (PDB) ( http://www.rcsb.org/pdb/ ) y alineados utilizando el servidor EMBL-EBI Dal ( http://www.epi.ac.uk/dali/ ). Se analizaron a continuacin las estructuras de protenas y se muestran usando el programa MolMol ( 103 ). No se muestran nucletidos y molculas inorgnicas que cocrystalized con las protenas. homlogos (A) de actina. De izquierda a derecha: Saccharomyces cerevisiae actina (AP 1YAGA entrada), obligado ATP ( 218 ); Thermotoga maritima MreB (AP entrada 1JCG), AMPPNP obligado ( 214 ); ParM del plsmido R1 (AP entrada 1MWM), ADP unido ( 216 ). homlogos (B) tubulina. De izquierda a derecha: Bos taurus -tubulina (entrada 1JFFB PDB), GTP / PIB atado ( 124 ); Methanococcus jannaschii FtsZ (AP entrada 1FSZ), el PIB atado ( 122 ); Prosthecobacter dejongeii BtubA (AP entrada 2BTOA), GTP unido ( 183 ). (C) la mente (izquierda) y Soj (derecha) las protenas: Archaeoglobus fulgidus MinD (AP entrada 1HYQ), libre de nucletidos ( 24 ); Thermus thermophilus Soj (AP entrada 2BEJ), ADP unido ( 116 ). La especificidad de dominio topolgico del dmero MinE se muestra (residuos 31-88). Los dominios de unin-mente de cada monmero se extienden desde lados opuestos (el lado derecho e izquierdo en este punto de vista) de la especificidad de dominio topolgico dimrica ( 100 ).En las clulas eucariotas, la actina se polimeriza en estructuras polarizadas, con la adicin de actina-ATP siendo favorecido en un extremo y la hidrlisis de ATP y la liberacin de la subunidad siendo favorecido en el otro.Esto puede resultar en un rpido desplazamiento del filamento, debido a la extensin en un extremo y de contraccin a los otros, o en los rpidos cambios en el tamao de filamento, nmero o distribucin topolgica en respuesta a las entradas de regulacin.Los filamentos de actina se asocian generalmente con un nmero de otras protenas que desempean un papel regulador en la dinmica de crecimiento de filamento, el desmontaje, la escisin, agrupacin, etc (revisado en las referencias4y164).Elementos reguladores de incandescencia asociada similares an no se han identificado para la mayora de los homlogos de actina bacterianas.Aqu analizamos las protenas del citoesqueleto mejor estudiados bacterianas-actina similares, es decir, MreB, ParM y MamK.MreB y MreB homlogos.MreB y MreB homlogos son protenas del citoesqueleto actina relacionadas que juegan un papel importante en un nmero de funciones celulares en bacterias, incluyendo la regulacin de la forma celular, la segregacin de cromosomas, la polaridad celular y la organizacin de orgnulos membranosos.Algunas especies bacterianas, tales comoEscherichia coli, contienen una sola protena MreB.Otros contienen dos o ms protenas relacionadas MreB-, como losBacillus subtilisMreB, Mbl (MreB-like), y MreBH (MreB homolog) protenas (1,117,217).En muchos organismos, tales comoE.coliyB.subtilis,MreBes parte de un opern que tambin contiene genes que codifican para las protenas mrec y mRed.MreB, mrec, y mRed se requieren para la viabilidad celular (107,113,115).La prdida de viabilidad deE.coliMreBclulas pueden ser suprimidos por la modesta sobreexpresin del gen de la divisin celular esencial FtsZ (107,188).Se sugiri que esto refleja la necesidad de ms FtsZ debido al mayor volumen de las clulas MreB empobrecida esfricas (107).Es posible que los viablesMreBcepas mutantes que han sido aislados contienen elevados niveles de FtsZ celulares debido a mutaciones supresoras secundarias.(I) la organizacin del citoesqueleto de protenas MreB.La organizacin celular de MreB y MreB homlogos enEscherichia coli,Bacillus subtilis,Caulobacter crescentus, yRhodobacter sphaeroidesse ha descrito (53,60,95,108,187,191).En todos los casos las protenas se organizan en estructuras filamentosas helicoidales que se enrollan alrededor de la clula en forma de barra, como se muestra por microscopa de inmunofluorescencia y microscopa de fluorescencia de clulas que expresan fusiones de las protenas a la protena verde fluorescente (GFP) o uno de sus derivados, tales como protena fluorescente amarilla (YFP) (. Fig2A y B).Las estructuras en espiral extendidas se encuentran en la superficie inferior de la membrana citoplasmtica y se extiende a lo largo de toda la longitud de la clula.En algunos casos, las estructuras se componen de dos hlices entrelazadas (Fig.(Figura 2B2B). Higo.2.Localizacin y funciones de la protena MreB-actina como.(A a D) localizacin celular de MreB marcado con GFP o YFP.(A a C)E.coliMreB localiza en bobinas extendidas (A), dobles hlices entrelazadas (B), y las estructuras en forma de banda (C).(Reproducido...Localizacin y funciones de la protena MreB-actina como. (A a D) localizacin celular de MreB marcado con GFP o YFP. (A a C) E. coli MreB localiza en bobinas extendidas (A), dobles hlices entrelazadas (B), y las estructuras en forma de banda (C). (Reproducido de la referencia 187 , con autorizacin de la editorial. Copyright 2003 Academia Nacional de Ciencias, EE.UU.) (D) C. crescentus MreB localiza en una estructura similar a una banda en el sitio de divisin en las clulas predivisional. (Reproducido de la referencia 60 con permiso del editor. Copyright 2004 Academia Nacional de Ciencias, EE.UU.) (E) la segregacin de cromosomas en E. coli MreB supresin cepa (Y.-L. Shih, sin publicar). Los defectos incluyen mltiples cromosomas desordenados y particin cromosoma desigual en las clulas hijas (1 clula), la produccin de clulas anucleadas (celulares 2), y la fragmentacin cromosmica presumiblemente debido a guillotinar del nucleoide (3 celdas). El ADN bacteriano (rojo) est manchado con DAPI; membrana (verde) se tie con FM4-64 [ N - (3-triethylammoniumpropyl) 4 (6 (4 (dietilamino) fenil) hexatrienilo) piridinio dibromuro]. (F) organizacin sugerida de protenas de la pared de clulas sintetizadoras citoesqueleto asociado de E. coli . El citoesqueleto MreB citoplsmico se une mediante mrec y mRed a la PBP murena enzimas biosintticas ( 107 ). Roda tambin puede ser un miembro del complejo, y es posible que algunas protenas de membrana externa son tambin parte de la estructura asociada a mrec ( 35 ). Mrec se muestra como una protena de transmembrana ( 107 , 113 ), pero, al menos en C. crescentus , mrec parece ser una protena periplsmica ( 35 ). Ver texto para ms detalles y referencias. Esta estructura multiproteico puede permitir el citoesqueleto MreB para regular el patrn de la biosntesis de la pared celular, proporcionando la informacin espacial a la maquinaria biosinttica murein. OM, membrana externa; PG, peptidoglicano (murena); IM, membrana interna. (G) del patrn de montaje murein en B. subtilis ( 27 ). Peptidoglicano nacientes estaba manchada con la etiqueta fluorescente vancomicina (vase el texto). La micrografa contiene clulas que representan diferentes etapas del ciclo celular. Patrones helicoidales de vancomicina marcado se indican mediante bandas transversales (lneas) y los puntos alrededor de la periferia de la clula (puntas de flecha). Las bandas densamente teidos (flecha) en los dos ms a la derecha las clulas se encuentran en los sitios de divisin celular. (Reproducido de la referencia 27 con permiso de Elsevier.) (H) patrn de insercin murein en el sacculus murein de E. coli , lo que sugiere un modo helicoidal del conjunto de murena (las flechas indican dos de las bobinas helicoidales). (Reproducido de la referencia 32 con permiso del editor.)El citoesqueleto helicoidal MreB puede cambiar su patrn celular, como se deduce de la observacin de que la densidad helicoidal y distribucin celular de la estructura en espiral MreB vara en diferentes clulas dentro de las culturas que crecen normalmente (Fig.2A a C) (53,60,95,187,191,194).Esto es probable, al menos en parte, para reflejar remodelacin durante el ciclo celular.As, enC.crescentuslas matrices helicoidales MreB a lo largo de la longitud de la celda se convierten en una estructura de anillo en o cerca de midcell en clulas predivisional (Fig.(Fig.2D)2D) (53).EnR.sphaeroides, una estructura similar aparece cerca midcell antes de la citocinesis y se mueve a otra posicin antes de que se complete la tabicacin (191).El evento redistribucin enC.crescentusno ocurri cuando la protena esencial de la divisin celular FtsZ se agot, lo que implica que la formacin del anillo MreB cerca midcell est regulada por los acontecimientos de la divisin celular (53).La formacin de una estructura similar a un anillo alrededor de midcell enC.crescentusyR.sphaeroideses una reminiscencia de la formacin del anillo contrctil de actina que se encuentra en el sitio de divisin en clulas eucariotas y desempea un papel contrctil a lo largo de la citocinesis en cooperacin con la miosina (4).Sin embargo, aparte de su localizacin midcell transitoria en varios estudios, no hay evidencia de que el anillo MreB juega un papel en la citocinesis bacteriana.De banda o en forma de anillo estructuras similares estn presentes en aproximadamente el 5% deE.coliclulas, sin una aparente preferencia para la localizacin cerca de midcell (187), y el hecho de que MreBclulas pueden someterse a la divisin celular muestra que el anillo MreB no es un elemento esencial del proceso de tabicacin (108,188).MreB redistribucin en una estructura de anillo cercamidcell en clulas predivisional deC.crescentusest daado, pero no se elimina, en una cepa que carece de TipN, una protena que normalmente marca el nuevo polo celular y juega un papel en el establecimiento del eje de la polaridad celular (83,111).TipN sobreproduccin conduce a su mislocalization a posiciones ectpicas lo largo del cilindro celular, estableciendo as nuevos ejes de polaridad como se muestra por barras como consecuencia de ramas de los sitios aberrantes (111).Es posible que esto refleja una influencia directa de TipN en la direccionalidad del citoesqueleto MreB.Los elementos del citoesqueleto MreB y Mbl enB.subtilisson estructuras dinmicas.El movimiento rpido se ha observado en las MreB y Mbl estructuras en espiral GFP-etiquetados, apareciendo a veces para incluir el movimiento unidireccional segmentaria detectable en una escala de tiempo de varios segundos (194).Estudios de fluorescencia photobleaching tambin han demostrado que las molculas dentro de la estructura helicoidal Mbl intercambio con molculas Mbl en la clula con una media de tiempo de aproximadamente 8 min (en otros lugares20).(Ii) polimerizacin y despolimerizacin MreB.La protena MreB deThermotoga maritimaauto-ensambla en filamentos polimricos largos in vitro (51,214).Aunque la abundancia celular de MreB enT.maritimano se conoce, la polimerizacin deT.maritimaMreB es rpida a las concentraciones celulares normales deE.coliMreB (~30,000 molculas por clula [108]) yB.subtilisMreB (~8,000 molculas por clula [95]).Cada filamento se compone de dos polmeros lineales de lado a lado que difieren en apariencia de los filamentos de doble cadena helicoidal de la actina F (214).Los filamentos de doble cadena MreB son propensos a comprender las estructuras MreB helicoidales de clulas intactas.La polimerizacin se produce igualmente bien en presencia de ATP y GTP (50,214), de tal modo que difiere de la polimerizacin de actina, que se produce slo en presencia de ATP.Polimerizacin MreB estimula la actividad ATPasa, pero durante el transcurso de la polimerizacin MreB hay un desfase entre la polimerizacin y la liberacin de fosfato (50).Esto implica que la hidrlisis de ATP se produce despus de monmeros MreB se incorporan en filamentos y que de unin a ATP, en lugar de la hidrlisis, se requiere para la adicin de subunidades de polmero en crecimiento a la, asemejndose de ese modo la polimerizacin de actina (164).Los filamentos interactan para formar haces que se someten a un proceso de gelificacin, conduce a la formacin de una estructura similar a un slido (51).La estructura MreB paquete es ms rgida que la estructura de F-actina equivalente, con propiedades que son ms a menudo asociados con los filamentos intermedios eucariotas que con la actina (51).Estos incluyen alta elasticidad, concentraciones crticas bajas para la polimerizacin, y una alta propensin a la agrupacin.Estas propiedades pueden ser tiles si el citoesqueleto MreB jug un papel esqueltico cierto en el apoyo a la forma celular.Sin embargo, los cambios significativos en la distribucin celular de la MreB citoesqueleto que tienen lugar dentro de las clulas con forma de bastn (ver arriba) indican que la rigidez de los polmeros MreB organizados no juega un papel esencial en el mantenimiento de la forma de barra de la clula.Esta conclusin est apoyada por estudios con la A22 de drogas [S- (3,4-diclorobencil) isotiourea] (88), que conduce a la prdida de las estructuras en espiral MreB y la conversin de la clula de una varilla a una esfera.Cuando se aadi A22, la forma similar a una barra deC.Crescentusno se alter hasta mucho tiempo despus de la desaparicin de las estructuras helicoidales MreB (61), argumentando en contra de la idea de que la rigidez de los protofilamentos paquetes es necesario para el mantenimiento de la forma celular.Toda la informacin actual sobre la estructura y las propiedades de polimerizacin de filamentos MreB se basa en estudios de MreB del organismo termfiloT.maritima, donde an no se ha estudiado la organizacin celular de la protena.Por lo tanto, ser importante confirmar que MreB a partir de organismos tales comoB.subtilis,E.coli,Caulobacter crescentusyRhodobacter sphaeroides, donde se han realizado casi todos los estudios biolgicos, se comporta de manera similar a laT.maritimaprotena.(Iii) las funciones celulares de MreB y MreB homlogos.(A) la determinacin de la forma de la clula.Desde el descubrimiento original de laMreB(mureen el grupoB) de genes en una bsqueda para los mutantes que son sensibles a amdinocilina (220), genes que codifican para MreB y homlogos de actina relacionadas con MreB se ha demostrado que estar presente en casi todos varilla en forma de especies y ausente de las especies que crecen como cocos (27).Clulas MreB-agotado por lo general crecen como esferas, lo que sugiere que MreB puede jugar un papel en el control de la forma celular en las bacterias en forma de varilla.Durante mucho tiempo se ha sabido que el principal determinante de la forma celular bacteriana es el exoesqueleto murena (peptidoglicano), que se encuentra fuera de la membrana plasmtica.El sculo de murena conserva la forma de las clulas bacterianas, incluso cuando se purifica lejos de otros componentes celulares, y en ausencia de murena de la pared celular, las clulas con forma de bastn se convierta esfrica.Esto deja claro que el sculo es la estructura que determina la forma de la clula (184).ElMreBopern es parte de un gran grupo de genes implicados en la sntesis de murena, lo que implica una posible relacin entre MreB y la biosntesis de la murena exoesqueleto rgido.La forma de las clulas en forma de barra es dependiente de las enzimas responsables del crecimiento murena longitudinal.La forma de varilla tambin es dependiente de la presencia de MreB o MreB homlogos, ya que el agotamiento de estas protenas conduce a la prdida de la forma normal de varilla, con la formacin de clulasesfricas, o, en el caso de prdida de Mbl, a deformarse notablemente con clulas grandes protuberancias y aumenta irregulares en anchura de la celda (95).Se ha sugerido que la MBL controla la sntesis de la pared celular cilndrico (27).Varias otras protenas celulares tambin estn implicados en el establecimiento de la forma de varilla, ya que la prdida de estas protenas tambin conduce una transicin de barra a esfera.Entre otros, estos incluyen la protena de murena enzima biosinttica de unin a penicilina-2 (PBP2) y la protena Roda deE.coli, que se describen a continuacin.Es probable que MreB y sus homlogos regulan la forma de las clulas en forma de barra mediante la organizacin de las enzimas biosintticas murena en un patrn helicoidal que est orientado a lo largo del eje largo de la clula, lo que lleva al patrn de murena sntesis que es responsable de la forma de barra .Esto fue sugerido inicialmente por estudios con vancomicina marcado con fluorescena.Vancomicina bloques de la reticulacin de las cadenas recin sintetizadas glicano-pentapptidos en el sculo de murena por la unin covalente al terminaldalanina del pentapptido murena precursores biosintticos (12,17,27).Marcado con fluorescena vancomicina por lo tanto, se ha utilizado como un marcador para el patrn celular de murena biosntesis.Los estudios mostraron que la vancomicina los precursores inmediatos de murein madura enB.subtilis(27) se organizan en un patrn en espiral que se extiende a lo largo del eje largo de la celda y se asemeja a los patrones de distribucin de MreB y Mbl (Fig.(Fig.2G).2G).El patrn en espiral vancomicina era dependiente de la presencia de la MreB homlogo Mbl (27).En las especies que carecen de unaMBLgen, es probable que MreB u otro homlogo MreB lleva a cabo esta funcin.De acuerdo con estos resultados, los estudios de la deposicin de murena enE.coliclulas (32) tambin sugieren un patrn en espiral de nueva incorporacin en el sculo de murena (Fig.(Fig.2H2H).Los siguientes experimentos indican que el patrn helicoidal Mbl dependiente de la sntesis de murena refleja una organizacin helicoidal de las enzimas de la biosntesis del peptidoglicano necesarios para el crecimiento celular longitudinal.En primer lugar, la PBP2 transpeptidasa murena biosinttica, que se requiere para la forma de varilla, se distribuye en un patrn en espiral a lo largo del cilindro celular, similar a los patrones de distribucin de MreB y Mbl.Esto se ha demostrado enC.Crescentus(35,38,53) y es probable que tambin lo es enE.coli(30).En segundo lugar, el patrn de distribucin en espiral de PBP2 es dependiente de la presencia de MreB y mrec (35,53), lo que implica que la MreB helicoidal y estructuras del citoesqueleto mrec (discutidos ms adelante) juegan un papel esencial en la determinacin de la organizacin celular de PBP2.Mrec parece actuar como un puente entre el citoesqueleto MreB y la maquinaria biosinttica de murena, como se muestra en los estudios deE.coliyB.subtilis(107,113).La protena mRed es tambin probable que sea un componente del complejo de puente en los organismos que contienen unmRedgen, tales comoE.coliyB.subtilis.Por lo tanto,E.colimrec interacta con MreB y MrEd en dos ensayos de hbridos bacterianas, mientras que MreB no interacta con MrEd (107).Esto sugiere que mrec puede intercalarse entre MreB y MrEd en un complejo multiproteico putativo.Adems, varias lneas de evidencia sugieren que MreB, mrec, mRed, PBP2, y tal vez otras enzimas biosintticas murena son componentes de una estructura que media los efectos del citoesqueleto MreB de la topologa de la sntesis de murena (Fig.(Fig.2F ).2F).En primer lugar, la formacin de MreB normal de las estructuras del citoesqueleto helicoidales requiere la presencia demrecymRedenE.coliyB.subtilis(29,107).En segundo lugar, varias PBP que codifican para enzimas biosintticas de murena se recuperaron mediante cromatografa de afinidad de unC.crescentusextracto de clulas en una columna de mrec, lo que sugiere una relacin entre mrec y mltiples elementos de la maquinaria biosinttica de murena en este organismo (35).En tercer lugar,C.Crescentusmrec y PBP2 (35,38) yB.subtilismrec y MrEd (113) estn presentes en los patrones helicoidales que se asemejan a las de los elementos en espiral MreB y Mbl.Se ha sugerido que roda, que se requiere para el mantenimiento de la forma de varilla y para la actividad enzimtica de PBP2 (87,196), puede ser otro componente del complejo MreBC (107).Mrec ha sido pensado para ser el enlace transmembrana en este complejo (107), porque el anlisis de secuencia predice una organizacin transmembrana.Sin embargo, recientemente se ha informado de que los estudios de fraccionamiento celular indican una ubicacin para la periplsmicoC.Crescentusprotena mrec (35).Se necesitan ms estudios para aclarar la localizacin celular de mrec en los diversos organismos en estudio.La interaccin entre MreB y la estructura basada en mrec in vivo parece ser transitoria, ya que, en contraste con MreB, la distribucin del patrn helicoidal mrec no cambia significativamente durante el ciclo celular (35).La observacin de que la interrupcin de las estructuras helicoidales MreB por A22 no tuvo efectos inmediatos en la localizacin de mrec y PBP2 tambin apoya la idea de que MreB no es una parte esencial del complejo mrec-PBP bsico (35,38).Cromatografa de afinidad mrec identific aproximadamente 19 candidatos para ser protenas asociadas mrec (35).Estos incluyeron ocho presuntas protenas de membrana externa, nueve protenas citoplasmticas, y pequeas cantidades de varios PBP.Estudios de derivados de GFP de cinco de las protenas de membrana externa mostraron racimos de protena marcada que fueron interpretados para indicar una espiral, puntiforme, o patrn de distribucin de bandas similar a la observada con mrec PBP2 y (35).Basndose en estos resultados, se sugiri que los PBP y protenas de membrana externa pueden ser parte de un complejo a base de mrec anclado en la membrana interna que podra proporcionar un vnculo entre el citoesqueleto MreB interna y las capas externas de la envoltura celular.Siesto es correcto, el fracaso para recuperar MreB de la columna de afinidad mrec puede atribuirse a problemas en la solubilizacin de las estructuras del citoesqueleto MreB o a la presencia de protenas que unen intermedias entre MreB y mrec.Ser necesario seguir trabajando para interpretar plenamente estas observaciones.Curiosamente, la prdida de cualquiera MreB o mrec causa PBP2 a perder su organizacin helicoidal y en su lugar para localizar cerca midcell enC.crescentus(38).Esto requiere la protena FtsZ divisin esencial, lo que sugiere que la localizacin celular de PBP2, y presumiblemente tambin su sitio de accin, pueden ser reguladas por una interaccin entre la maquinaria de divisin celular y el citoesqueleto MreB / mrec.Esto es consistente con la observacin de que PBP2 localiza a midcell en el momento de la tabicacin enE.coli(30).El PBP2 sin relacin de Staphylococcus aureustambin se localiza en midcell (161).Una comprensin completa de la funcin del citoesqueleto en la organizacin de la maquinaria biosinttica murein se complica por observaciones como la siguiente.(I) Los estudios de localizacin de los 11 PBP vegetativas deB.subtilisno se present una distribucin helicoidal (182).A menos que estos resultados reflejan las limitaciones tcnicas, esto implica que la asociacin de enzimas biosintticas del peptidoglicano con el citoesqueleto puede variar de especie a especie o puede ser limitado a un pequeo subconjunto de las enzimas.(Ii) Crecimiento deB.subtilisen presencia de 25 mM Mg2 +restauran una morfologa normal y varilla helicoidal distribucin normal de murena naciente amreBclulas (54).Por lo tanto, aunque hay pruebas de que el citoesqueleto inferencial MreB puede participar en la determinacin de la forma de la clula, proporcionando un andamio para la distribucin helicoidal de las enzimas biosintticas del peptidoglicano lo largo de la longitud de la clula, este efecto es ya sea indirecta o opera a travs de otro andamio de protenas, tal vez mrec.Altas Mg2 +niveles podran estabilizar el socio andamios para permitir que funcione en ausencia de MreB.Estas observaciones muestran que el citoesqueleto MreB no es esencial para la determinacin de la forma celular enB.subtilispesar del hecho de que el agotamiento de MreB resulta en un cambio de la forma celular.(B) La polaridad celular.Los polos de las clulas en forma de varilla difieren en varios aspectos del resto del cuerpo celular.Estas diferencias incluyen la localizacin polar especfico de un nmero de protenas asociadas a la membrana (90), la presencia de flagelos polares o pili en ciertas especies (185), la falta de volumen de negocios de murena y de protenas de superficie etiquetados externamente en los polos celulares (31,33), la ausencia de zonas de adhesin entre la membrana interna y la capa externa de la membrana-murena en los polos (23,131), y los cambios anatmicos (la cicatriz nacimiento bacteriana) en el polo celular recin formada (130).MreB ha sido implicado en uno de estos aspectos de la polaridad de la clula, la localizacin de protenas especficas a uno o ambos polos celulares.Las protenas que juegan un papel en la regulacin de laC.Crescentusciclo de diferenciacin estn dirigidos diferencialmente a uno o ambos polos celulares (revisado en referencia59).Estos incluyen las quinasas histidina membrana, Plec, DivJ y CCKA.MreB se requiere para la orientacin polar de estas protenas (60).Tras el agotamiento de MreB, localizacin polar de las protenas se pierde y se convierten en difusa distribuida dentro de la clula.MreB tambin se requiere para la localizacin polar de protenas en otros organismos.EnE.coliy las bacterias gram-negativas relacionadas, las protenas asociadas a la membrana implicados en la quimiotaxis, la motilidad, la secrecin, y la virulencia estn normalmente dirigidos a uno o ambos polos celulares (185).Cuando varias de estas protenas se expresaron enE.coli, el agotamiento de MreB llev a un cambio de orientacin polar.Las protenas incluyen laE.coliquimiorreceptores aspartato (188), laShigella flexneriprotena de virulencia ICSA (151,188), y elVibrio choleraeprotena de tipo II secrecin EPSM (151).Es probable que MreB se le aparecen tambin desempear un papel en la orientacin polar de otras protenas.Sin embargo, no todas las protenas polares requieren MreB para su localizacin.Por lo tanto, la asamblea de losE.coliprotenas Min en zonas asociadas a la membrana polares (188,205) y la localizacin polar de laC.crescentusprotena TipN (111) parece ser independiente de MreB.Estos pueden ser excepciones a la regla general de que MreB participa en la localizacin de las protenas polares, lo que refleja el papel especial que desempean las protenas Min en el establecimiento de la posicin del sitio celular divisin (175) y el papel especial de TipN en marcar el polo celular y en la determinacin de la polaridad celular (83,111).No se sabe cmo MreB lleva a cabo la orientacin polar de las protenas.Los filamentos helicoidales MreB podran participar directamente en el movimiento de las protenas a los polos proporcionando pistas para la translocacin activa de protenas de carga especficos, probablemente en colaboracin con el portador especfico del sustrato y / o protenas motoras.Los segmentos de los filamentos MreB pueden ser movidas hacia los polos (194) como parte del proceso de translocacin.Alternativamente, MreB podra actuar indirectamente mediante la colocacin de objetivos polares para la localizacin de la protena.Por ejemplo, el extremo polar del citoesqueleto MreB podra iniciar la localizacin o la organizacin de otros componentes polares que actan entonces como sitios de unin polares para una familia de protenas sustrato.Los objetivos no necesitan ser protenas, ya que tanto la composicin lipdica de la membrana especializado de los polos (141) y la presencia de un compartimento segregado murena polar (33) podra contribuir a los sitios diana.(C) la segregacin de cromosomas.Durante el ciclo celular normal, nucleoides hijas se mueven rpidamente a los extremos opuestos de la clula, conduciendo a su equiparticin en las dos clulas hijas (74).Este proceso es perturbado cuando MreB est agotado enE.coliyC.crescentus(60,108).Esto se manifiesta por la produccin de clulas en las que mltiples nucleoides se distribuyen irregularmente dentro del citoplasma (Fig.(Fig.2E,2E, clula 1) (108) y de clulas anucleadas (Fig.(Fig.2E,2E, clula 2) o clulas en las que un nucleoide incompletamente se reparti guillotinado por el tabique (2E, clula 3). La posibilidad de que los defectos de segregacin nucleoide son causadas por la forma esfrica de las clulas agotadas-MreB ha sido excluidos por la observacin de que la expresin de determinados alelos mutantes deMreBque no interfieren con la forma de varilla de la clula todava se asocia con defectos de segregacin nucleoide (106,108).Otra prueba de que se necesita para MreB particin normal cromosoma proviene de estudios de la segregacin del origen y la terminal de regiones de los cromosomas recin replicados deE.coliyC.Crescentus(61,108).En las clulas de tipo salvaje, los recin replicadosOricregiones se mueven rpidamente a los extremos opuestos de la clula.La separacin de las regiones Terminus tiene lugar ms tarde.En contraste, en las clulas MreB-agotado, el movimiento normal de los recin replicadosOricregiones a los extremos opuestos de la clula no se produce, y las regiones Terminus aparece a adherirse entre s (106,108).La evidencia bioqumica que elOricregin cromosmica es el objetivo de MreB vino de estudios deC.crescentusextractos de clulas por Gitai y compaeros de trabajo que muestran que MreB y el ADN de la regin de origen proximal podran ser qumicamente reticulado y se coimmunoprecipitated con antisuero contra-MreB (61).Esto implica firmemente que MreB se asocia con la regin de origen proximal del cromosoma, ya sea directamente o a travs de otras protenas que corresponden a las protenas de unin a kinetochore-centrmero de las clulas eucariotas.Estos resultados implican que la asociacin del citoesqueleto MreB con elOricregin desempea un papel importante en el movimiento de los cromosomas hijos hacia los polos celulares opuestos.El mecanismo responsable del movimiento cromosmico no se conoce.Sobre la base de la evidencia actual, parece probable que elOricregin interacta directamente o indirectamente con el citoesqueleto MreB y se transloca luego a lo largo de las estructuras helicoidales MreB de midcell a los polos de la clula, tal vez acompaado por el movimiento de los segmentos de los filamentos MreB (194) .La energa necesaria para la translocacin podra responder a una protena motor separado, mediante el acoplamiento de la actividad ATPasa de MreB al movimiento del ADN, o por los cambios en el cromosoma plegado.No se sabe si el movimiento activo de otras regiones cromosmicas por un mecanismo de translocacin similar tambin est implicado en el proceso de segregacin.Esto puede no ser necesario, ya que la compactacin del ADN cromosmico activo despus deOricse mueve a los polos podra completar el proceso de separacin nucleoide (147,181).Tampoco se sabe si la redistribucin de MreB que se produce durante el ciclo celular est relacionada con losOriceventos de translocacin (53,191).La sugerencia anterior de que la RNA polimerasa (RNAP) contribuye a la fuerza motriz para la separacin de cromosomas (37) se apoya en el reciente descubrimiento de que la inactivacin de RNAP enE.coliconduce a un defecto en la separacin nucleoide en DAPI (4 ', 6'-diamino-2-fenilindol) clulas teidas, similar al efecto de agotamiento o inactivacin MreB (106).Esto parece estar asociado principalmente con un fracaso de las regiones terminal a segregar, aunque tambin puede haber algn efecto en el origen segregacin.De especial inters, los experimentos de inmunoprecipitacin utilizando anticuerpo anti-MreB indicaron que MreB y RNAP se asocian fsicamente en extractos de clulas in vitro y en experimentos de reconstitucin (106).Estos resultados sugieren que RNAP se asocia con el citoesqueleto MreB y trabaja junto con MreB en el proceso de segregacin cromosmica.Se ha sealado que una fuerza significativa puede ser generada por una molcula de RNAP estacionaria durante la transcripcin, y esto podra contribuir a ADN en movimiento durante el proceso de segregacin (37,56).Un mecanismo tambin debe existir para explicar la naturaleza vectorial del proceso de translocacin, en el que los dos recin replicadosOricregiones se mueven a extremos opuestos de la clula.La direccionalidad podra ser proporcionado por una estructura de doble hlice del citoesqueleto MreB (Fig.(Figura 2B)2B) si los filamentos helicoidales eran de polaridad opuesta.Esto proporcionara dos pistas que apuntan en direcciones opuestas, cada uno proporcionando una carretera de un solo sentido para elOriccarga.En otro modelo de la direccionalidad sera impartida por la orientacin de los recin replicadosOricregiones como el que sale del aparato de replicacin (37).Los dos modelos no son mutuamente excluyentes, y otros mecanismos tambin son posibles.Una comprensin ms completa de la funcin del citoesqueleto MreB en la segregacin cromosmica requerir una comprensin ms detallada de la organizacin macromolecular de las matrices helicoidales MreB, la polaridad del conjunto de filamentos y desmontaje, y la base de la MreB-Oricinteraccin.En contraste con los resultados paraE.coliyC.crescentus, no est claro si MreB o uno de los otros homlogos de actina, Mbl o MreBH, se requiere para la segregacin cromosmica enB.subtilis(54,193).Por lo tanto, el agotamiento de MreB enB.subtilisen la ausencia de efectos polares de genes ro abajo no dieron lugar a defectos significativos en la segregacin de cromosomas (54), y el agotamiento de MreB o Mbl llevaron a defectos de segregacin slo leves (194).Ya sea la terceraB.subtilisactina homlogo, MreBH, influencias segregacin cromosmica queda por determinar.Tambin serinteresante ver qu mecanismo se utiliza para la segregacin de los cromosomas en las especies por cocos, que carecen de homlogos MreB.El plsmido de particin por un homlogo de la actina: el sistema ParM.La herencia estable de plsmidos bajo nmero de copias se lleva a cabo mediante sistemas de separacin de activos que incluyen una protena de particin con la actividad ATPasa.En el tipo I sistemas estas protenas pertenecen a la superfamilia de la ATPasa de tipo Walker particionar, y estos se discutir ms adelante en esta revisin.En los sistemas de tipo II la protena de particin es una ATPasa que pertenece a la superfamilia de la protena actina, ejemplificada por la protena ParM deE.coliplsmido R1.Elparlocus del plsmido R1 es el ejemplo mejor entendida de un sistema bacteriano que cumple la funcin del aparato mittico de las clulas eucariotas.El locus incluye tres genes:PARMcodifica la protena ParM-actina como (Mdemotor);parCes elcis-actuando sitio de ADN centromrico (Cdecentromere);yParr(Rpararepressor) codifica para la protena Parr, que se une aparCsecuencias y acta tanto para autorregular la transcripcin de lospargenes y vincular la protena motora ParM al ADN plsmido.ElparCsitio contiene 10 iterones de 11 pares de bases repeticiones que actan como sitios de unin Parr (93).En las clulas que contienen el plsmido, formas lineales Parm estructuras filamentosas que se extienden a lo largo del eje largo de la clula, donde se pueden visualizar por microscopa de inmunofluorescencia (Fig.(figura 3A,3A, panel 1) (145,146). La alta abundancia celular de ParM (~18,000 molculas por clula) sugiere que cada filamento intracelular se compone de un nmero de protofilamentos (145,146). Crecimiento de los filamentos Parm empuja los plsmidos de la progenie a extremos opuestos de la clula (Fig.(Fig 3B),3B), como se explica a continuacin. Higo.3.Particin del plsmido R1 ParM mediada.Micrografas (A) de fluorescencia que muestra el filamento ParM (verde) y ADN plsmido (rojo).Panel 1 muestra un filamento ParM que se extiende entre dos plsmidos que se encuentran en los extremos de la celda.Panel 2 muestra un plsmido...Particin del plsmido R1 ParM mediada. Micrografas (A) de fluorescencia que muestra el filamento ParM (verde) y ADN plsmido (rojo). Panel 1 muestra un filamento ParM que se extiende entre dos plsmidos que se encuentran en los extremos de la celda. Panel 2 muestra un plsmido en cada polo celular, unido a un filamento ParM corto que se extiende hacia midcell; esto probablemente representa una etapa intermedia de desmontaje filamento despus de los plsmidos han sido entregados a los confines de la clula. (Reproducido de la referencia 145 con permiso de Elsevier.) (B) Despus de la replicacin del plsmido, el crecimiento de un filamento polimrico ParM (amarillo) empuja aparte los dos plsmidos R1 progenie, movindolas de midcell a los dos polos. (C) de la historieta que representa la regin en caja en el panel B, que muestra detalles de la adicin de nuevas subunidades en los dos extremos del filamento ParM. El filamento-ParM ADP se coron por subunidades ParM-ATP. El extremo tapado se une a la parC regin centromrica del plsmido a travs de la protena Parr. El crecimiento de filamentos ParM se produce mediante la insercin de subunidades ParM-ATP en la interfaz entre el extremo del filamento y la ParM Parr / parC complejo. Esto se asocia con la hidrlisis de la fraccin de ATP de la anterior subunidad ParM-ATP, convirtiendo de este modo el penltimo subunidad a ParM-ADP.(I) el montaje y desmontaje de polmero ParM.ParM polimeriza in vitro para formar filamentos que presumiblemente corresponden a los filamentos intracelulares Parm.Cada filamento in vitro es una estructura helicoidal de doble cadena en la que cada hebra helicoidal es presumiblemente un polmero ParM sola.A diferencia de actina y MreB filamentos, filamentos PARM no forman bultos u hojas in vitro (55,214,216).Conjunto de filamentos ParM y desmontaje estn regulados por la unin y la hidrlisis (ATP55,145,146).Conjunto de filamentos requiere ATP o un anlogo de ATP no hidrolizable, lo que indica que la forma unida a ATP de ParM es competente para polimerizar (55,93,146).A diferencia de los filamentos de actina, en el que se aaden subunidades slo en un extremo del filamento, los filamentos Parm crecen por adicin de subunidades en ambos extremos del polmero en crecimiento (55).El crecimiento del polmero ocurre por adicin de una subunidad ParM-ATP al final de la cadena de parmetros. Esto se asocia con la hidrlisis de la fraccin de ATP de la ParM-terminal de ATP previamente incorporada, explicando la actividad de ATPasa dependiente de la polimerizacin del sistema.Esto genera ParM-ADP como el nuevo penltimo residuo del polmero (Fig.(figura 3c).3C).Por lo tanto, los filamentos PARM consisten en cadenas de ParM-ADP, coronadas por las subunidades-PARM ATP aadidas ms recientemente. Polmeros PARM ADP son muy inestables y tienen una alta probabilidad de que el desmontaje no ser coronada por ParM-ATP (55).Una caracterstica espectacular del sistema de polimerizacin ParM in vitro en ausencia de ParR-parCes el cambio repentino despus de un perodo variable de elongacin bidireccional a una etapa de rpido desmontaje catastrfica de un extremo del filamento, presumiblemente provocada por un aumento en la tasa de hidrlisis del ATP terminal del polmero (55).Esto refleja el hecho de que aunque la velocidad de adicin de la subunidad en los extremos del filamento ParM es similar a la tasa de crecimiento de los filamentos de actina, la tasa de desmontaje es 100 veces mayor que la de F-actina (55).Un patrn similar de inestabilidad dinmica de los microtbulos es caracterstico eucariotas.La inestabilidad dinmica se piensa que es necesario para evitar filamentos PARM intracelulares desde el cultivo hasta longitudes significativas antes de que interactan con sus objetivos de plsmidos (55).(Ii) Mecanismo de la funcin ParM.Un importante cuerpo de evidencia indica que Parr acta como un puente entre los extremos del filamento ParM y el ADN plsmido que se movern hasta los confines de la clula (Fig.3B y C) (92,94,145,146).Plsmido R1, al igual que otros plsmidos unidad de copia, se replica cerca midcell.Dmeros de protenas Parr luego interactan con los 10 iterones en losparCdominios de los dos plsmidos hija, lo que lleva a la formacin de pares de plsmidos se mantienen unidos por mltiples copias de Parr (94).Los extremos de un oligmero o polmero ParM corto (55), entonces interactuar con el ParR-parCcomplejo, que separa el par de plsmido y dejando a cada extremo del filamento unido a travs de Parr a una molcula de plsmido de ADN (Fig.(figura 3B) .3B).El polmero crece entonces bidireccionalmente mediante la adicin de nuevas subunidades Parm que se insertan entre el extremo del filamento ParM y su ParR-parCtapa, empujando de este modo los dos plsmidos unidos hacia extremos opuestos de la clula (Fig.3B y C).La adicin de cada nueva subunidad se cree que est acompaada por la hidrlisis del ATP de la tapa-ParM ATP terminal (Fig.,3C),como se discuti anteriormente.La presencia de los ParR-parCcomplejos en los dos extremos del filamento ParM inhibe la disociacin de subunidades durante el perodo de crecimiento del polmero, evitando que el desmontaje catastrfica que de otro modo se producira despus de un perodo relativamente limitado de crecimiento del polmero (55).El crecimiento del polmero se detiene cuando los extremos del filamento se acercan a los extremos de la clula.La estructura intermedia era de esperar, un filamento que se extiende a lo largo del eje largo de la clula con ADN de plsmido unido en ambos extremos, se ha visualizado en estudios elegantes de doble etiqueta por Mller-Jensen et al.(Fig.(figura 3A,3A, panel 1) (145). Los polmeros PARM luego desmonte, proporcionando subunidades PARM para iniciar el ciclo de conjunto de filamentos que se producir despus de la replicacin del plsmido en el sitio de replicacin midcell en la clula hija.(Iii) el desmontaje del filamento y la migracin plsmido.El mecanismo responsable de desencadenar el desmontaje del filamento ParM todava no se entiende.Se consideran dos posibles modos de desmontaje filamento.(I) Desmontaje procede bidireccionalmente a partir de los dos extremos del filamento intacto en respuesta a una seal relacionada con la llegada de los plsmidos en los polos celulares.Para lograr esto, el balance de montaje / desmontaje debe ser cambiado para favorecer el desmontaje de los extremos del filamento. El interruptor de crecimiento del polmero para el desmontaje de polmero puede reflejar una disminucin en la velocidad de adicin de la subunidad como consecuencia de la baja concentracin citoplasmtica ParM resultante de su incorporacin en el polmero en crecimiento, as como una disminucin en la sntesis de ParM debido a la autorregulacin de la transcripcin del opern (41).Esto es probable que est asociado con la liberacin del complejo de Parr-plsmido, que normalmente inhibe la prdida de subunidad.Se debe generar clulas que contienen un solo filamento ParM con dos extremos libres.El filamento se har progresivamente ms corto como subunidades son liberados de los dos extremos.Aunque las estructuras intermedias previstas no se han detectado, esto podra explicarse si el desmontaje era demasiado rpida para la deteccin fcil o si el desmontaje estocstica de protofilamentos dej algunas protofilamentos individuales de polo a polo intacta a travs de gran parte del perodo de desmontaje.(Ii) En un segundo modelo, el producto de desmontaje de midcell a cada uno de los polos de la clula, iniciadas por escisin interna del filamento.Esto generara dos filamentos, cada uno con un extremo libre situado en algn lugar cerca de midcell y un complejo de plsmido-Parr en su extremo polar.Debido a que los extremos libres carecen de un ParR-parCtapa, los dos filamentos se desmonte rpidamente de los extremos libres hacia los polos de la clula.La escisin puede ser llevada a cabo por las protenas similares a factores eucariotas que cortan los microtbulos y los filamentos de actina, tales como katanins y cofilins, respectivamente (132,137).De acuerdo con este modelo, las estructuras intermedias predichos, filamentos cortos Parm cada uno se extiende hacia midcell partir de un plsmido situado en un polo celular, se han visualizado en experimentos de doble etiqueta (Fig.(figura 3A,3A, panel 2). En este punto no es posible hacer una eleccin definitiva entre estos dos mecanismos de desmontaje alternativos, cada uno de lo que presumiblemente dejar los plsmidos en los extremos opuestos de la clula.El mecanismo de movimiento de los plsmidos separados de los extremos de la clula para sus nuevos sitios de replicacin no se ha definido.Despus de haber desmontado el filamento ParM, cada plsmido liberado debe moverse desde el extremo de la clula para el nuevo sitio de replicacin, que se encuentra en midcell en la clula postdivision.Durante este proceso el plsmido liberado se debe evitar que la difusin de nuevo en la otra mitad de la clula antes del cierre septal.Aunque no se sabe cmo se logra esto, hay varias posibilidades.(I) El inicio del desmontaje de polmero podra acoplarse a un evento en el ciclo celular para asegurarse de que los filamentos PARM no comenzaran a desmontar antes de que ocurriera la tabicacin.(Ii) Una trampa de la segregacin podra estar presente en los cuartos de clulas a plsmidos trampa liberados en el polo proximal celular.La trampa podra, por ejemplo, ser proporcionado por la maquinaria de replicacin del plsmido recin montado.Esto requerira que el aparato de replicacin de montar en los cuartos de clulas antes de tabique formacin en midcell, tal vez en las mismas posiciones en las que la maquinaria de divisin celular ensambla en las clulas de rpido crecimiento (176).Un plsmido difusin del polo proximal encontrara y comprometerse con este sitio antes de cruzar midcell.(Iii) Escisin del filamento ParM y posterior desmontaje del filamento (de acuerdo con el segundo modelo en el prrafo anterior) podra ser directa o indirectamente dependientes de la tabicacin, consistente con la observacin de que los filamentos Parm no desmontan cuando es bloqueada por la tabicacin cefalexina tratamiento (Fig.2ARen referencia146).Esto garantizara que la liberacin del plsmido y la difusin del polo no se producira hasta despus de que ocurri la tabicacin.En un modelo simple, la escisin de filamentos podra ser un resultado directo de la formacin de tabique.Protenas Escote incluso podran estar presentes en el borde delantero del tabique ingrowing, donde se encuentran otras protenas funcionales (48).(Iv) Los plsmidos podran asociarse con sitios de unin polares especficos hasta que se recibe una seal de su liberacin. Todos los mecanismos anteriores, excepto por disrupcin mecnica del filamento ParM por el tabique ingrowing, requerira factores de la clula husped.MamK.MamK es un homlogo de la actina que juega un papel en la organizacin subcelular de las membranas magnetosomal.Esto define una nueva funcin de las protenas-actina como, el posicionamiento de los orgnulos celulares en clulas bacterianas (101).Magnetosomas son organelos de membrana-acotada deMagnetospirillum magneticumsp.AMB01 cepa que contiene cristales de hierro dentro de las estructuras de la membrana-delimitada.Electron cryotomography ha demostrado que las membranas magnetosomal representan invaginaciones de membrana de la membrana citoplasmtica que estn organizados en matrices lineales que estn orientados generalmente a lo largo del eje largo de la clula (101).Los magnetosomas estn bordeadas por estructuras filamentosas MamK que se extienden a lo largo de la longitud de las estructuras organellar cerca de la curvatura interna de la clula (Fig.4A y B) (101).Ellos se han visualizado por cryotomography de electrones y etiquetando las clulas con MamK fusionado a GFP.Supresin demamKconduce a la desaparicin tanto de los filamentos y la desaparicin de las matrices de membrana magnetosome ordenados, lo que confirma que se requieren las estructuras del citoesqueleto-MamK como para la organizacin magnetosoma dentro de la clula. Higo.4.Estructuras citoesquelticas intracelulares formados por la protena-actina como MamK (A y B) y el crescentin homlogo de filamentos intermedios (C).(A y B) cryotomography Electron (A) y la ilustracin de dibujos animados (B) de magnetosomas situadas bajo la superficie de...Estructuras citoesquelticas intracelulares formados por la protena-actina como MamK (A y B) y el crescentin homlogo de filamentos intermedios (C). (A y B) cryotomography Electron (A) y la ilustracin de dibujos animados (B) de magnetosomas situadas bajo la superficie de la membrana citoplasmtica de Magnetospirillum magneticum . MamK filamentos se extienden a lo largo de la superficie de la matriz lineal de las estructuras de membrana-magnetosome limitada (flechas blancas en el panel A). (La micrografa electrnica fue reimpreso de referencia 101 con el permiso de la AAAS.) (C) El tipo filamento intermedio protena crescentin (verde), visualizado por expresar crescentin GFP-etiquetados en las clulas de tipo salvaje, forma estructuras filamentosas (flechas blancas) a lo largo de el borde cncavo de C. Crescentus . Membranas (en rojo) se tieron con colorante FM 4-64. (Reproducido de la referencia 8 con permiso de Elsevier.)Tubulina homlogosDos tipos de homlogo de la tubulina, ejemplificados por FtsZ y las protenas BtubA y BtubB deProsthecobacter dejongeii, se han identificado en procariotas.FtsZ, BtubA / B, y tubulins eucariotas forman una familia distinta de GTPasas (152,183).Las estructuras tridimensionales de los homlogos bacterianos de tubulina son similares a la estructura de tubulinas eucariticas (Fig.(figura 1B),1B), aunque homologa de secuencia entre las protenas bacterianas y tubulins vara considerablemente (identidades de secuencia de 17% para FtsZ y 35% para BtubA / B con respecto a la tubulina eucariota [123,183]).El anlisis filogentico sugiere que FtsZ y tubulina es probable que hayan evolucionado a partir de un ancestro comn y que se han ido en una etapa temprana de la evolucin, mientras que BtubA y BtubB han evolucionado ms recientemente, despus de la transferencia horizontal de genes de un gen de tubulina o-tubulina como de un eucariota matriz (91,183,192,195).De acuerdo con esta sugerencia, BtubA y BtubB son ms similares a la tubulina que a FtsZ en la secuencia de aminocidos y la estructura de la protena, mientras que otrosP.dejongeiigenes se consideran filogenticamente ms cerca de sus homlogos procariotas (91,195).BtubA contiene un dominio carboxilo-terminal que se parece al extremo carboxilo de la tubulina y FtsZ en falta.Este dominio es importante para la interaccin de tubulina con protenas motoras y protenas de tubulina asociada.FtsZ.FtsZ es esencial para la citocinesis bacteriana, y homlogos FtsZ altamente conservadas estn presentes en casi todas las bacterias y arqueas.Homlogos FtsZ tambin estn presentes en orgnulos eucariotas tales como plstidos, que se cree que se derivan de endosimbiontes bacterianos (para una revisin, vase la referencia5).Una variante FtsZ plsmido transmitidas que juega un papel en la replicacin del plsmido tambin se encuentra en la virulencia plsmido pXO1 deBacillus anthracis(155,156) y en otros megaplasmids (207).El papel de FtsZ en la divisin celular y orgnulos se ha revisado recientemente (47,133,172).(I) El anillo de FtsZ.FtsZ es una protena de divisin celular esencial en la mayora de las bacterias.Es el componente ms antiguo conocido de la maquinaria de divisin a ser dirigido al sitio de la divisin celular, en el que se ensambla en un anillo circunferencial, el anillo Z, que se encuentra en la superficie interna de la membrana citoplasmtica (Fig.(Fig.5D) .5D).El anillo Z se ha visualizado por microscopa inmunoelectrnica (15) y por microscopa de fluorescencia utilizando el anticuerpo anti-FtsZ o FtsZ vinculado a GFP o uno de sus derivados (Fig.(figura 5A)5A) (3,129).Se cree que el anillo Z a consistir en una serie de FtsZ protofilamentos polimricos, pero no se sabe si protofilamentos individuales se extienden completamente alrededor de la circunferencia de la celda o si hay un mayor nmero de polmeros ms cortos que se extienden alrededor de la clula en algn tipo de configuracin escalonada.

Higo.5.Organizacin celular de FtsZ.(A a C) micrografas de inmunofluorescencia que muestran la localizacin celular de FtsZ enB.subtilisclulas.(Reproducido de la referencia13con permiso de Elsevier.) (A) del anillo FtsZ en midcell durante el crecimiento vegetativo;(B) que se extiende...Organizacin celular de FtsZ. (A a C) micrografas de inmunofluorescencia que muestran la localizacin celular de FtsZ en B. subtilis clulas. (Reproducido de la referencia 13 con permiso de Elsevier.) (A) del anillo FtsZ en midcell durante el crecimiento vegetativo; (B) que se extiende estructuras helicoidales FtsZ durante la transicin del crecimiento vegetativo a la esporulacin; (C) FtsZ anillos bipolares en una etapa posterior de la transicin. (D) Representacin esquemtica de una porcin del anillo de cytokinetic (septasome) de E. coli . FtsZ est anclado a la membrana celular por FtsA y ZipA, y las otras protenas septasomal continuacin se aaden al complejo ( 63 ). Los smbolos que representan las protenas se disponen para mayor claridad, y los dibujos animados no representa con precisin los detalles de sus interacciones. OM, membrana externa; PG, peptidoglicano (murena); IM, membrana interna.LaE.coliZ-anillo acta como un andamio para el montaje de por lo menos 10 protenas adicionales en un anillo cytokinetic (tambin llamado el septasome o divisome) (Fig.(Fig.5D)5D) (63).La formacin del anillo cytokinetic es seguido por el crecimiento hacia dentro del tabique despus de un retardo variable.Aunque FtsZ permanece asociado con el borde interior del tabique ingrowing como invaginacin septal progresa, no se sabe si el anillo Z juega un papel directo en el proceso de la constriccin.Adems de su papel en el montaje de la maquinaria cytokinetic, FtsZ tambin puede desempear un papel en el interruptor dependiente del ciclo celular de la sntesis de murena longitudinal a la sntesis de murena preseptal en el sitio de divisin de futuro (34,174).El Z-anillo intacto y anillo cytokinetic an no han sido aislados, y los detalles de sus estructuras no se conocen.FtsZ es una protena de alta abundancia (reportado a estar presente en 3400 a 20.000 copias porE. colicelular) (26,125,149,162,178,197).De los otros componentes del anillo cytokinetic, FtsA y ZipA estn presentes en aproximadamente 740 y 1250 copias por clula,respectivamente (66,178), mientras que los otros componentes del anillo son mucho menos abundante, en 30 a 50 molculas por clula (176) .Los componentes de la septasome llevan a cabo una variedad de funciones en el proceso de tabicacin, la mayora de las cuales no se entienden bien.Curiosamente, los estudios que utilizan la recuperacin despus de fluorescencia photobleaching han demostrado que el anillo Z es una estructura altamente dinmico, con molculas de FtsZ intercambio con las molculas de FtsZ en otra parte de la clula con una media de tiempo de 30 segundos, dependiendo de las condiciones experimentales (6,197) .No se sabe si el intercambio de molculas de FtsZ se produce a lo largo de la longitud del polmero o slo en los extremos de los polmeros de FtsZ.Microscopa de fuerza atmica ha indicado que los polmeros de FtsZ se someten a la fragmentacin y la reasociacin en lugares internos (143).Por lo tanto, es posible que el intercambio se produce en sitios internos dentro de polmeros de FtsZ, acompaados por la ruptura repetida y resellado en sitios internos dentro de hebras de polmero.El potencial de rotura y el resellado del polmero tambin podra proporcionar un mecanismo para la extrusin de las molculas de FtsZ durante la contraccin del anillo Z que se produce durante la constriccin septal.(Ii) fijar membranas del anillo Z.Asamblea del anillo Z deE.colirequiere la protena FtsA o ZipA para anclar el anillo Z a la membrana y, posiblemente, tambin para promover la estabilidad de montaje o anillo.Cualquiera de protena es suficiente para soportar la membrana de asociacin de FtsZ y la formacin del anillo Z-.Curiosamente, aunque sea FtsA o ZipA es capaz de soportar la formacin de anillo Z, se requieren ambas protenas para la posterior entrada de las otras protenas de la divisin en el anillo (63), y FtsZ, FtsA, y ZipA todo permanecen como componentes permanentes de la anillo cytokinetic.FtsA homlogos se encuentran en muchas especies bacterianas, mientras que ZipA se limita a un pequeo nmero de organismos.No se sabe si las diferentes protenas en otras especies cumplen el papel de laE.coliprotena ZipA.ZipA contiene un dominio transmembrana hidrfobo nica que ancla el anillo Z a la membrana (160).En contraste, FtsA ancla el anillo Z a la membrana a travs de una hlice anfiptica en el extremo carboxi de la protena FtsA, con las cadenas laterales de aminocidos hidrofbicos en la cara no polar de la hlice insertar en el interior de la bicapa de la membrana (159) .Una hlice anfiptica similar est presente en los extremos carboxilo de las protenas FtsA de otras especies.El dominio de unin a la membrana helicoidal anfiptica de FtsA es similar en estructura a la y es intercambiable con el dominio de unin a la membrana de la mente (159) (vase ms adelante), lo que demuestra la naturaleza relativamente no especfica del anclaje a la membrana.No se sabe si el anillo Z-formado en ausencia de una de las dos protenas de anclaje es estructuralmente idntico al anillo Z formado cuando ambas protenas de unin a membrana estn presentes o si FtsA y ZipA realizan funciones en el proceso de divisin que no sea su papel en la fijacin de anillo Z y septasome montaje.FtsA es un homlogo de la actina, como se muestra por secuencia y similitudes estructurales (16,215).ElStreptococcus pneumoniaeprotena FtsA polimeriza in vitro en presencia de ATP (112), y la eliminacin de laE.colisecuencia de metas de membrana se asocia con la formacin de filamentos FtsA dentro del citoplasma (159).La capacidad de los citoplsmica FtsA para formar filamentos polimricos in vitro y la formacin de filamentos FtsA enE.colisugieren que FtsA puede jugar un papel-citoesqueleto como en la estructura del anillo cytokinetic o en el proceso de tabicacin s mismo, adems de su papel en el anclaje de FtsZ a la membrana.(Iii) estructuras espirales FtsZ.Adems de constituir la junta Z en los sitios de divisin, FtsZ tambin forma arrays helicoidales transitorios que se enrollan alrededor del eje longitudinal de la clula, se asemeja a las estructuras helicoidales formados por protenas del citoesqueleto MreB, Mbl, MreBH, y la mente.Evidencia que sugiere que las estructuras en espiral FtsZ pueden ser intermedios en la formacin del anillo de FtsZ ha venido de los estudios de esporulacin y vegetativoB.subtilisclulas (13).Durante esporognesis el sitio tabicacin cambia de midcell a un sitio cerca de uno de los polos, lo que requiere reposicionamiento de la Z-anillo de su ubicacin normal midcell.Durante este proceso, la desaparicin del anillo midcell es seguida por la aparicin de nuevos Z-anillos en ambos polos celulares (Fig.(Fig.5C).5C).Un anillo luego desaparece, y la otra avanza para montar la maquinaria de divisin para la formacin del septo de esporas polar (119).Ben Yehuda y Losick han demostrado que las estructuras en espiral FtsZ se extienden a lo largo del eje largo de la celda durante el cambio de medial a polares Z-anillos (Fig.(figura 5B),5B), lo que sugiere que estos representan compuestos intermedios en la redistribucin FtsZ proceso durante esporognesis (13).Estudios de un mutante termosensible FtsZ sugirieron que las estructuras en espiral FtsZ pueden ser intermedios en la formacin del anillo de FtsZ en vegetativamente crecimiento, as como esporulacinB.subtilisclulas (140).Cuando se cultiva a la temperatura no permisiva, los anillos de FtsZ no se formaron y fueron reemplazados por estructuras espirales cortas FtsZ situadas en regiones internucleoid a lo largo de la clula.El cambio de nuevo a temperatura permisiva, time-lapse microscopa de FtsZ-YFP mostr una rpida conversin de las espirales a Z tricas.Sobre la base de estas observaciones, se sugiri que la mutacin provoca un bloque en la conversin de FtsZ espirales a los anillos de FtsZ, lo que implica que las estructuras espirales son precursores de la junta Z.La relacin estructural entre espirales FtsZ y Z tricas no ha sido establecida.Las dos estructuras pueden ser independientes, con las molculas de FtsZ dejando la espiralpara formar una estructura de anillo en el sitio de divisin.Por otro lado, es muy posible que el anillo Z no es un verdadero anillo sino ms bien una estructura en espiral fuertemente comprimido derivado de las estructuras helicoidales ms prolongados FtsZ discutidos anteriormente.Una eleccin entre estas alternativas se requerirn estudios de mayor resolucin de Z-anillos dentro de las clulas y / o el aislamiento y caracterizacin del propio anillo Z-.Tambin se ha demostrado que las estructuras helicoidales FtsZ estn presentes enE.coliclulas que sobreproducen FtsZ o FtsZ-GFP, una protena que no es completamente funcional, pero que se utiliza como un marcador para Z-anillos y otras estructuras FtsZ en las clulas vivas (129,199).Las matrices de FtsZ en espiral muestran ondas peridicas de oscilacin con una periodicidad de 30 a 60 s (205).Este comportamiento oscilatorio no fue afectado por la prdida del citoesqueleto helicoidal MreB, pero la periodicidad se interrumpi en unminCDEmutante de delecin, en el que se perturba la colocacin sitio de divisin (205).La relacin de estas observaciones con el comportamiento de las protenas Min, que son necesarios para la identificacin del sitio de divisin y que tambin estn organizados en estructuras helicoidales oscilantes (discutido abajo), queda por definir.(Iv) la polimerizacin y despolimerizacin FtsZ.La estructura tridimensional de FtsZ deMethanococcus jannaschiise asemeja a las estructuras de - y -tubulinas (Fig.(Figura 1B).1B).Tambin hay similitudes en las caractersticas de polimerizacin de FtsZ y tubulins.En ambos casos, las protenas se polimerizan unidireccionalmente en protofilamentos lineales en una manera dependiente de GTP.Bajo las condiciones adecuadas, la FtsZ y tubulina filamentos ambos haces de forma y lminas (45,123).Mediciones reomtricas han indicado que haces de polmeros de FtsZ forman estructuras muy elsticas, y se sugiri que esto podra ser til en el mantenimiento de la junta Z bajo las presiones generadas durante la constriccin septal (52).Sin embargo, no hay evidencia de que FtsZ forma estructuras microtubulares in vitro o in vivo, y hay diferencias significativas en la cintica de intercambio de nucletidos entre FtsZ y los filamentos de tubulina.Tambin hay evidencia convincente de que los filamentos de FtsZ se componen de polmeros de FtsZ-PIB tapados con una subunidad FtsZ-GTP cuya hidrlisis conduce a un rpido desmontaje de polmero, como es el caso de los polmeros de tubulina.En lugar de ello, el polmero parece consistir en subunidades FtsZ-GTP, y FtsZ desmontaje de polmero in vitro parece estar regulada por un equilibrio entre las velocidades de hidrlisis de GTP y GTP a reconsolidacin FtsZ lo largo de la longitud del filamento (82,133,142,157,172).Esta conclusin se basa en la observacin de que la hidrlisis del GTP unido conduce a desensamblaje de los filamentos de FtsZ menos suficiente GTP est disponible para intercambiar con el producto PIB (revisado en referencia172).Aunque los cambios en relacin GTP / GDP afectan a la tasa de desmontaje de polmero, es poco probable que esto podra explicar la prdida de subunidades de FtsZ el anillo Z durante la constriccin del tabique, porque la alta relacin GTP / GDP en el citosol debera proporcionar suficiente a GTP evitar el desmontaje de filamentos espontnea.La cuestin importante del mecanismo por el que el anillo Z se hace ms pequeo durante el crecimiento hacia dentro septal permanece abierta.Hay una barrera de energa para la iniciacin y primeros pasos de la polimerizacin de tubulina, proporcionando una barrera para la nucleacin de nuevos filamentos (172).Si esto era cierto para la polimerizacin de FtsZ, podra proporcionar un punto de regulacin de la formacin protofilament durante el montaje de la Z-ring o las estructuras espirales FtsZ.Tampoco se sabe si el montaje o el desmontaje de polmeros de FtsZ dentro de las clulas intactas se modifica por las protenas auxiliares, como es cierto para los microtbulos en las clulas eucariotas.(V) El Reglamento de la asamblea y la estabilidad del anillo Z.El montaje, la estabilidad, y la funcin de la junta y el anillo Z cytokinetic deben ser regulados tanto espacial como temporalmente durante el ciclo de divisin normal.Regulacin espacial restringe la formacin de anillo Z-en el sitio deseado para la formacin de tabique posterior (revisado en la referencia175).Esto se logra principalmente por las protenas de seleccin de sitios Min, que se organizan en un sistema de citoesqueleto que se discute ms adelante en esta revisin.Se requiere regulacin temporal para asegurar que la formacin de tabique se produce en el momento correcto en el ciclo celular, despus de que se completaron la replicacin cromosmica y la segregacin.El control de la concentracin de protena FtsZ celular mediante la regulacin de la transcripcin, traduccin, y / o degradacin puede jugar un papel en la regulacin de la formacin de anillo Z en algunos casos, como, por ejemplo, durante el ciclo celular deC.Crescentus(97,165,179).Sin embargo, en la mayora de los casos la regulacin se lleva a cabo mediante el uso de protenas efectoras positivos o negativos que regulan el montaje o la estabilidad de anillo Z.Una serie de protenas efectoras han sido identificados (Tabla(Tabla 1)1) (revisado en las referencias133y172), y otros probablemente an no se han descubierto.Hasta ahora no se sabe cmo estos u otros factores reguladores de determinar el momento de la tabicacin en la clula.

TABLA 1.Reguladores positivos y negativos de la formacin del anillo de FtsZ

Regulacin de la formacin de anillo Z tambin se utiliza como un mecanismo de control de daos en los casos de segregacin cromosmica retrasado o de daos en el ADN (212,221).En estos casos, dara como resultado el dao del ADN irreparable si tabicacin tuvo lugar en loscromosomas no segregados o antes del ADN daado es reparado y segregada por la clula.Para evitar esto, la formacin de anillo Z est bloqueado como parte de la respuesta SOS a las perturbaciones del ADN hasta que el defecto se corrige (221).BtubA / B.Un segundo grupo de tubulina homlogos bacterianos se ejemplifica por el BtubA y BtubB (bacterialbaeraUlin) protenas.A diferencia de FtsZ, que est presente en casi todas las especies de bacterias, BtubA BtubB y hasta el momento slo han sido identificados en el gneroProsthecobacteren la divisinVerrucomicrobia.Las protenas deProsthecobacter dejongeiise han estudiado con cierto detalle.BtubA y BtubB son los nicos homlogos de tubulina en este organismo, y los estudios cristalogrficos de electrones indican que las estructuras tridimensionales de monmero BtubA y BtubA / B heterodmero se asemejan a los de la tubulina (Fig.(Figura 1B)1B) (183) .Varias lneas de evidencia, incluyendo las similitudes en las propiedades de polimerizacin, sugieren que el sistema BtubA / B puede proporcionar un buen sistema modelo para el estudio de ciertos aspectos de la conducta de la tubulina y ensamblaje de los microtbulos.Polimerizacin (i) BtubA / B.BtubA y BtubB copolimerizan en presencia de GTP en protofilamentos doble helicoidal y pequeos anillos (183,192).Formacin de filamentos requiere ambas protenas, aunque BtubB puede auto-ensamblarse en ~ 35 nm de ancho anillos en la ausencia de BtubA, mientras que BtubA no puede polimerizar por s mismo.El BtubA / B protofilamentos autoasociarse en haces que son a veces organizados alrededor de una cavidad central, generando una estructura de microtbulos similares.La distancia entre las vueltas helicoidales de la protofilament BtubA / B es similar a la de la tubulina y FtsZ protofilamentos (183).El modo cooperativo de polimerizacin y el auto-ensamblaje de los polmeros en estructuras tubulares (192) son una reminiscencia del montaje de estructuras microtubulares de tubulina eucariota, que tambin se compone de subunidades heterodmero (-tubulinas).Polimerizacin BtubA / B tambin se asocia con un aumento en la actividad GTPasa, similar a la activacin GTPasa de polimerizacin dependiente que se produce con la tubulina y FtsZ polimerizacin.Las estructuras BtubA / B tubulares son ms gruesos que los microtbulos eucariotas (~ 40 nm frente a 25 nm de dimetro exterior) y se componen de dos capas de protofilamentos en lugar de una sola capa.Polmeros estables tambin se formaron cuando BtubA y BtubB se coexpresan enE.coliclulas, como se muestra por la formacin de filamentos largos, rectos que reaccionaron con el anticuerpo contra-BtubB (192).Estudios de localizacin similares an no se han hecho enP.dejongeiipara confirmar la suposicin probable que las estructuras tubulares intracelulares se componen de BtubA / B.DesdeP.dejongeiino contiene un equivalente de la tubulina homlogo FtsZ en el 95% del genoma que se ha completado, es concebible que BtubA / B tambin podra desempear un papel en la citocinesis.Estructuras de microtbulos como enVerrucomicrobia.Ectosymbionts de ciliados hypotrich marinos (Euplotidiumespecies) se han caracterizado como Verrucomicrobia, la divisin que tambin incluyeP.dejongeii(vase ms arriba), a pesar de que son distintos deP.dejongeii(158).Durante una etapa de su ciclo de vida complejo, el ectosymbiont desarrolla un aparato extrusive diseadas para proteger contra depredadores.El aparato est rodeado por una cesta compuesta de haces de estructuras tubulares que permanecen dentro de la clula despus de que se extruye el aparato.El dimetro exterior de los tbulos es $ ~ $ 22 nm, y el dimetro del lumen es ~13 nm (citada en la referencia158), similar a las dimensiones de los microtbulos eucariotas (206).Los tbulos reaccionan con varios anticuerpos monoclonal antitubulina y desmontar en presencia del inhibidor de microtbulos nocodazol, apoyando la idea de que son homlogos de los microtbulos eucariotas (158,173).Los componentes de estas estructuras tubulares an no han sido identificados, y an no se sabe si los organismos contienen homlogos BTub.El hecho de que las estructuras microtubulares estn presentes en estos organismos y la demostracin de que las protenas BtubA / B deP.dejongeiiparecerse -tubulinas en su capacidad para polimerizar en estructuras tubulares sugieren que los sistemas verrucomicrobial pueden resultar tiles para el estudio de los aspectos de la tubulina de los microtbulos y el comportamiento, especialmente si los sistemas genticos apropiados se pueden desarrollar.Los homlogos de protenas de filamentos intermediosProtenas de filamentos intermedios comprenden la tercera clase importante de protenas del citoesqueleto eucariota.Hasta que la identificacin de la protena bacteriana crescentin-IF gustara, si se crea que las protenas a ser nico para las clulas animales (25).El papel principal de los filamentos intermedios es la de actuar como un andamio esqueltico que ayuda a mantener la forma celular y la integridad celular y nuclear mediante la proteccin contra las agresiones mecnicas (revisado en las referencias71,72, y104).Hay un nmero de subclases de protenas eucariotas SI, basadas en anlisis de la secuencia y la distribucin celular.Estos incluyen citoplasmtica SI protenas (queratinas, vimentina y desmina, y las protenas de los neurofilamentos triplete) y laminas nucleares (71,72,104).Se requiere que la asociacin de filamentos intermedios con los microtbulos para el mantenimiento de la red si (revisado en referencia22).Crescentin.Crescentin es la nica citoesqueleto SI homlogo hasta el momento identificado en clulas procariotas.Es responsable de la forma de la forma de coma organismoC.crescentus(8) y fue identificado en una pantalla paraC.crescentusmutaciones de insercin de transposn que afectaron la forma celular.La prdida del gen estructural para crescentin,Cres, conduce a un cambio en la forma celular de coma para varilla.La asignacin de crescentin como una protena homlogo SI se basaprincipalmente en su organizacin del dominio de protena predicha.Crescentin tiene aproximadamente 25% de identidad de secuencia y 40% de similitud con protenas eucariotas SI.Sin embargo, se seal que hay grados de similitud de secuencias similares a la no-IF protenas que contienen extensos motivos en espiral-bobina (8).Ms especficamente, crescentin y SI protenas comparten una organizacin de dominio predicho de cuatro estructuras centrales espiral de la bobina con una discontinuidad en la estructura caracterstica de repeticin heptad dentro del ltimo segmento espiral de la bobina (72).Evidencia de que crescentin forma una estructura del citoesqueleto dentro de la clula vino de estudios de inmunofluorescencia que muestran que crescentin est presente como una estructura filamentosa extendida a lo largo del lado cncavo de laC.crescentusde clulas (Fig.(figura 4c)4C) (8).Esto se confirm en clulas vivas por estudio de no funcionales fusiones crescentin-GFP que se coexpresan con crescentin sin etiquetar y por la observacin de que la forma curvada de la clula se pierde cuando crescentin est ausente (8).Estos resultados sugieren que la estructura filamentosa lo largo de la curva interior de la clula es un elemento del citoesqueleto basado en crescentin que establece o mantiene la forma de coma de la clula.La presuncin de que las estructuras filamentosas celulares curvas se componen de crescentin se apoya en estudios in vitro que muestran que crescentin purificada rpidamente auto-ensambla en largos filamentos.El proceso de auto-ensamblaje no requiere nucletidos u otros cofactores, asemejndose de ese modo SI polimerizacin de protenas y que difiere de la polimerizacin de la tubulina bacteriana o eucariota o actina homlogos (8).Los filamentos crescentin tambin se parecen a las FI eucariotas en sus propiedades viscoelsticas de montaje y rpidas, lo que indica que la red crescentin es similar a un slido y resistente a las tensiones mecnicas (Osigwe Esue y Denis Wirtz, comunicacin personal).Sin embargo, los filamentos crescentin difieren de las FI eucariotas en su pobre capacidad de resistencia mecnica y ausencia de rigidez cepa despus de cizallamiento mecnico.Curiosamente, las estructuras del citoesqueleto MreB crescentin y ambos son necesarios para la produccin de una clula en forma de coma.En ausencia de MreB,C.crescentusclulas se vuelven esfrica a pesar de la presencia de crescentin, mientras que la prdida de crescentin en la continua presencia de MreB conduce a una transicin de comas a la varilla (8).Esto implica que MreB se requiere para el modo longitudinal del crecimiento celular que conduce a una forma de varilla, mientras que el papel de crescentin es impartir una curvatura a la clula en forma de barra.La forma curvada no es intrnseca a la estructura polimrica crescentin, ya crescentin polimeriza in vitro en filamentos lineales.El hecho de que aislados sacculi murein deC.Crescentusconservan su forma curvada general (163) tambin argumenta en contra de la idea de que una estructura esqueltica crescentin rgida juega un papel mecnico en la determinacin de la forma.Por lo tanto, parece que crescentin acta indirectamente en establecimiento de la forma de coma al afectar directa o indirectamente la organizacin celular de la murena maquinaria biosinttica forma determinante.MreB normalmente se requiere para la organizacin de los componentes de biosntesis del peptidoglicano en una disposicin helicoidal longitudinal (discutido anteriormente).Debido crescentin altera la forma celular slo en clulas que tambin contienen MreB, crescentin puede actuar por impartir una forma curvada a la organizacin helicoidal de otro modo longitudinal del citoesqueleto MreB, con lo que secundariamente alterar la distribucin celular de la maquinaria biosinttica de murena.La Clase mente / para del bacterianas Citoesquelticas ProtenasAdems de los homlogos de las protenas del citoesqueleto eucariotas, clulas bacterianas contienen otro grupo de protenas del citoesqueleto que no tienen homologa con elementos del citoesqueleto eucariotas.Estos pertenecen a la gran superfamilia mente / Par.Se caracterizan por la presencia de motivos ATPasa Walker-tipo A desviadas (102,222) y se clasifican como protenas del citoesqueleto en funcin de su presencia en estructuras filamentosas organizados dentro de las clulas y, cuando examin, su capacidad de auto-ensamblan para formar a largo filamentos polimricos in vitro.El uso de protenas de ATPasa de tipo Walker como componentes del citoesqueleto parece ser exclusivo de las clulas bacterianas.Se distinguen de los grandes grupos de noncytoskeletal ATPasas tipo Walker por la presencia de un Walker desviada Un motivo (GXGGXHK [TS]) dentro de la P-loop nucletidos vinculante que se encuentra cerca de los extremos N de las protenas (102), aunque unas pocas protenas bacterianas noncytoskeletal tambin contienen el desviado Walker Un motivo, incluyendo NifA, ARSA, y otros (102,222).Dividimos las protenas MinD / para en dos subgrupos.Protenas del subgrupo mente estn involucrados en la colocacin de los sitios de divisin bacteriana y plastidios, mientras que las protenas del subgrupo ParA se dedican principalmente a la particin de ADN.Homlogos Mente en eubacterias y plastidios tienen una secuencia de seis aminocidos altamente conservada llamada la caja de la mente (GLRNLD) que no est presente en las protenas del subgrupo Par (224).Subgrupo 1: mente.(I) El sistema minCDE.La mente es una protena del citoesqueleto que juega un papel clave en la determinacin del lugar de colocacin del tabique enE.coli, en cooperacin con los otros dos productos de los genes de laminopern, MinC y el mo (revisado en referencia175).Protenas Min tambin regulan la colocacin sitio de divisin en otras especies y la colocacin de los sitios de divisin organellar de plastidios de plantas y bacteriasfotosintticas (procariotas5).Las protenas Min restringen la tabicacin al sitio midcell deseada mediante la prevencin de montaje de la maquinaria de divisin en los sitios ms cerca de los extremos de la clula.EnE.colise trata de un ciclo de oscilacin nico en el que las protenas se concentran dentro de una zona polar asociada a la membrana que oscila de polo a polo.Como se discute ms adelante, la oscilacin de polo a polo de las protenas Min implica la redistribucin cclica de las protenas dentro de un marco citoesqueleto cuenta que se extiende a lo largo de la longitud de la clula (187).EnB.subtilis, que carece de un homlogo de minas, nonoscillating MinCD zonas polares estn presentes en ambos extremos de la clula (135,136).Formacin de laB.subtiliszonas polares est regulada por la protena divIVA, que no est relacionado con la ma y parece utilizar un mecanismo de localizacin diferente (42,43).Algunas bacterias, comoC.crescentus, carecen de homlogos de protenas min, y no se sabe cmo se lleva a cabo la seleccin del sitio de divisin en estos organismos.La organizacin del citoesqueleto de las protenas Min hasta el momento se ha informado de laE.coli(187) yNeisseria gonorrhoeae(201) las protenas.(Ii) El citoesqueleto mente.De alta resolucin de microscopa de fluorescencia utilizando tcnicas de seccionamiento y de deconvolucin pticos han demostrado que las molculas de la mente, junto con MinC y el mo, se organiza en estructuras helicoidales que se enrollan alrededor de laE.colicilindro celular justo dentro de la membrana citoplasmtica (Fig.6A a D) (187).En algunos casos las estructuras parecen estar compuestas de un par de hebras helicoidales entrelazados.Aunque las estructuras helicoidales MinD asemejan a las estructuras en espiral que componen el citoesqueleto MreB (comparar la figura.Figura 2A2Ayand6B),6B), el MreB y mente helicoidal matrices son estructuras independientes, como se muestra por sus diferentes densidades helicoidales (188) y por las diferencias entre la localizacin de las estructuras en espiral MreB y la mente durante el ciclo celular.Aunque es probable que cada filamento helicoidal se compone de varios polmeros mente, no se sabe si cada hebra consiste en polmeros cuenta que se extienden desde el polo celular al final de las estructuras helicoidales, como se indica en la figura.Fig.6H,6H, o si cada filamento helicoidal se compone de una matriz de polmeros ms cortos. Higo.6.Organizacin helicoidal de las protenas MinD / para citoesqueleto.(A a D) MinD marcado con fluorescencia (A y B), la ma (C), y MinC (D).(Reproducido de la referencia187, con autorizacin de la editorial. Copyright 2003 Academia Nacional de Ciencias, EE.UU.) (A...Organizacin helicoidal de las protenas MinD / para citoesqueleto. (A a D) MinD marcado con fluorescencia (A y B), la ma (C), y MinC (D). (Reproducido de la referencia 187 , con autorizacin de la editorial. Copyright 2003 Academia Nacional de Ciencias, EE.UU.) (A y B) la distribucin helicoidal de la mente cuando coexpressed con la ma. (A) una estructura helicoidal brillante mente est presente en un extremo de la clula, lo que representa una zona polar Mind (flecha blanca). Una estructura enrollada menos intensa se extiende hasta el otro extremo de la clula, presumiblemente representando la estructura helicoidal subyacente de polo a polo mente. (B) MinD corto zonas polares son visibles en ambos extremos de la clula (flechas blancas), presumiblemente uno que representa una zona creciente y la otra que representa una zona polar en el extremo opuesto de la clula, en la ltima etapa de desmontaje, como se ilustra en el panel H. (C) distribucin helicoidal de la ma cuando coexpressed con la mente. La mayora de las molculas de la ma estn presentes en un bucle sin fin (el anillo MinE, flecha roja) de la matriz helicoidal mina que representa la zona polar. La flecha blanca indica bobinas zona polar. Micrografas en los grupos A a C son imgenes deconvolved. (D) la distribucin helicoidal de MinC cuando coexpressed con la mente y la ma (la reconstruccin tridimensional de una clula seccionado pticamente). La flecha indica las bobinas MinC de la zona polar. (E) la distribucin helicoidal de Par marcado con fluorescencia a partir del plsmido pB171. 1, imagen Nomarski; 2, de imgenes en bruto; 3, imagen deconvolved. (Reproducido de la referencia 39 con permiso de Blackwell Publishing.) (F) Mecanismo de crecimiento del polmero mente en la cara citoplasmtica de la membrana interna de la adicin de subunidades mente ATP. (G) La estimulacin de desmontaje de polmero MinD-ATP por un anillo mo. Molculas de Minas en el anillo E estimulan la actividad ATPasa de la terminal de la subunidad MinD-ATP en el polmero. La hidrlisis convierte MinD-ATP-ADP a la mente, que se libera a partir del final del polmero. (H) de montaje y desmontaje cclica de la mente zonas helicoidales polares (PZ) y el anillo de la ma, que conduce a oscilaciones de polo a polo. Subunidades MinD-ATP son de color amarillo, subunidades mente ADP son de color naranja, y las subunidades Los mos son de color verde. Ver texto para ms detalles. Las estructuras helicoidales slidos amarillos representan la estructura helicoidal MinD subyacente que se extiende entre los dos extremos de la clula. Mente estructuras helicoidales tambin contienen MinE y Minc, que no se muestran para la simplificacin.

En los estudios originales que describen la organizacin helicoidal del sistema Min, las estructuras de la mente en espiral se ven claramente slo en las clulas que expresan la mente y MinE o expresar las tres protenas Min.Esto sugiri que MinE podran ser necesarios para la organizacin o la estabilidad de los arrays helicoidales.Desde entonces, sin embargo, las estructuras helicoidales MinD que se extienden entre los dos extremos de la clula se han visualizado en ausencia de mina o MinC (L. Ma y L. Rothfield, observaciones no publicadas).De acuerdo con la conclusin de que la mente es el elemento estructural bsico de las estructuras del citoesqueleto Min, MinC y el mo estn presentes en estas estructuras slo cuando la mente tambin est presente (187).En ausencia de la ma, la mente enrollada ni MinD estructura / MinC parece extenderse entre los dos extremos de la clula.Sin embargo, la ma provoca la drstica redistribucin de la mayor parte de la mente, la ma, y MinC molculas a las bobinas helicoidales en un extremo de la clula (la zona polar) (Fig.6A a D) (187).Adems de su presencia en la zona polar, en muchas clulas mina tambin est presente en una segunda estructura, el anillo de minas.El anillo MinE representa una extensin de la estructura helicoidal minCDE polar, en el que una alta concentracin de MinE da la apariencia de un anillo