La detección de quórum es la capacidad de regular la expresión génica en microorganismos (principalmente bacterias ) en respuesta a las fluctuaciones en la densidad de población celular. La detección de quórum se basa en la producción y percepción de moléculas de señalización química llamadas autoinductores, cuya concentración varía según el número de células circundantes.
Las bacterias grampositivas y gramnegativas utilizan redes metabólicas mediante detección de quórum para regular actividades fisiológicas: simbiosis , virulencia , conjugación , producción de antibióticos , motilidad, esporulación y formación de biopelículas . [una]
La detección de quórum fue descubierta y descrita por primera vez en 1979 por Kenneth Nilson y John Hastings en dos especies luminosas de bacterias marinas, Vibrio fischeri y Vibrio harveyi . Se encontró que la emisión de luz por parte de las bacterias ocurre solo a una alta densidad de la población celular en respuesta a autoinductores específicos.
Hasta la investigación de Everett Greenberg , los microbiólogos no reconocían en gran medida la relación entre las bacterias: cada bacteria era vista como una célula separada con un comportamiento independiente de las demás. Su investigación describió el mecanismo por el cual las bacterias interactúan entre sí; En 1994, Greenberg, junto con sus colegas, propuso el término detección de quórum : el proceso de comunicación entre bacterias. [2] Desde junio de 2015, Greenberg es profesor en la Universidad de Washington y su laboratorio está investigando sobre detección de quórum y biopelículas . [3]
Por su descubrimiento del sentido del quórum, Greenberg recibió el Premio Shao 2015 con Bonnie Bassler [4] .
El propósito del sentido de quórum es coordinar ciertos comportamientos o acciones entre bacterias de la misma especie o subespecie, dependiendo de su densidad de población. Por ejemplo, la bacteria patógena oportunista Pseudomonas aeruginosa puede multiplicarse dentro del huésped sin dañarlo, siempre que no alcance una determinada concentración. Pero se vuelven agresivos cuando su número es suficiente para vencer al sistema inmunológico del huésped, lo que lleva al desarrollo de la enfermedad. Para hacer esto, las bacterias necesitan formar biopelículas en la superficie del cuerpo del huésped. Es posible que la degradación enzimática terapéutica de las moléculas de señalización impida la formación de tales biopelículas. La destrucción del proceso de señalización de esta manera es la supresión del sentido de quórum.
La detección de quórum se observó por primera vez en la bacteria Vibrio fischeri , una bacteria bioluminiscente que vive como simbionte en los órganos de luz de una especie de calamar hawaiano. Cuando las células de Vibrio fischeri son de vida libre, los autoinductores están en baja concentración y, por lo tanto, las células no son luminiscentes. En el órgano de luz del calamar (fotóforos) están extremadamente concentrados (alrededor de 10 11 células/ml), y por lo tanto se induce la transcripción de luciferasa, lo que lleva a la bioluminiscencia.
Los procesos que están regulados o parcialmente regulados por la detección de quórum basada en AI-2 en E. coli incluyen la división celular. En otras especies, como Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa ), los procesos asociados con la detección de quórum incluyen el desarrollo de biopelículas, la producción de exopolisacáridos y la agregación celular. Se descubrió que AI-2 aumenta la expresión del gen sdiA, un regulador transcripcional del promotor que regula el gen ftsQ, parte del operón ftsQAZ importante para la división celular.
Streptococcus pneumoniae ( neumococo ) utiliza la detección de quórum para hacer que las células sean competentes. Esto puede ser importante para aumentar el número de mutaciones en condiciones de sobrepoblación, cuando se hace necesario colonizar nuevos ambientes.