Pili retráctil para la transformación natural en bacterias
La transformación natural en bacterias, es un mecanismo de transferencia horizontal de genes. Se ha sugerido que el pili es una estructura que, entre otras funciones, une DNA extracelular y lo transloca activamente a través de la membrana. Por otro lado, un modelo alternativo propone que el pili actúa como “guardian” para abrir un poro de la membrana externa a través de su actividad dinámica y permitir la difusión pasiva de DNA. La capacidad de unir DNA es la clara distinción entre estos modelos.
Para probar estos modelos Ellison y colaboradores hicieron observaciones, en tiempo real, de pili y DNA en microscopia de fluorescencia. Lo primero que encontraron los autores, como ya había sido reportado, fue que el pili une DNA y de forma más específica lo une en la punta. Junto con esto, observaron que el pili por si solo era capaz de retraerse y aproximar su punta a la membrana externa. Así, los autores generaron la hipótesis que el pili era capaz de retraerse y llevar el DNA a la membrana externa. Para demostrar esto generaron mutantes en dos residuos de aminoácidos (Arg/Lys) cargados positivamente, estas mutaciones redujeron aditivamente la unión a DNA, no alteraron la dinámica del pili y además redujeron la internalización de DNA. De forma interesante, los autores observaron como el pili se contrae y aproxima el DNA a la membrana externa.
Fig. 2 | Type IV competence pilus dynamic activity and DNA binding are critical for DNA internalization. a, A montage of time-lapse imaging of pilA- Cys cells after labelling with the AF488-mal dye. The white arrows indicate pili. Scale bars, 5 µ m. b, The number of cells making 0–5 pili within a 1-minute period. Data are from three independent biological replicates; n = 192 total pili observed. The percentage is the per cent of cells within the population that make pili within the 1-minute time frame ± s.d. c, A montage of time-lapse imaging of a retracting pilA-Cys strain after labelling with AF488-mal and incubation with fluorescently labelled DNA in a wet mount. Scale bars, 1 µ m. Similar events were captured in three independent experiments. d, The relative DNA-binding assay of the indicated strains in ∆ pilT-mutant backgrounds using a fluorescently labelled 6-kb PCR product. e, Natural transformation assays of the indicated strains. Cells were incubated with 5 ng of transforming DNA and DNase I was added to reactions after 10 minutes to prevent additional DNA uptake. f, DNA internalization assays of the indicated strains using a fluorescently labelled 6-kb PCR product. VC0858 and VC0859 encode minor pilins. Each data point in panels d–f represents an independent biological replicate (n = 4 for all samples (d,e); n = 3 for all samples (f)) and the bar graphs indicate the mean ± s.d. All statistical comparisons were made by two-tailed Student’s t-test: **P 0.01; ***P 0.001)
Finalmente sugieren que la distancia de retracción-contracción del pili y su velocidad podría ser un factor importante en la competencia por la el DNA externo y favorecer más o menos la transferencia horizontal de genes.
Ellison, C. K., Dalia, T. N., Ceballos, A. V., Wang, J. C. Y., Biais, N., Brun, Y. V., & Dalia, A. B. (2018). Retraction of DNA-bound type IV competence pili initiates DNA uptake during natural transformation in Vibrio cholerae. Nature microbiology, 1.
