Senescencia bacteriana

La senescencia bacteriana o envejecimiento bacteriano se refiere a la disminución gradual de la función celular en bacterias individuales a medida que envejecen. Los indicadores de senescencia incluyen una tasa de división más lenta y una mayor probabilidad de muerte. ^{[ 1 ]}

Se cree que la causa fundamental del envejecimiento en las bacterias es la acumulación de componentes nocivos (factores de envejecimiento). Las bacterias que se dividen asimétricamente, como Caulobacter crescentus , muestran signos de envejecimiento replicativo. ^{[ 2 ]} Los resultados para las bacterias que se dividen simétricamente son más complejos. Por ejemplo, Escherichia coli , bajo ciertas condiciones experimentales, puede exhibir signos de envejecimiento replicativo causados ​​por asimetrías sutiles en su división. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Los factores de envejecimiento pueden definirse como daños irreparables en los componentes celulares que, en última instancia, contribuyen a la disminución de la aptitud del individuo que los presenta. Entre los posibles factores de envejecimiento se incluyen las cadenas de ADN dañadas, el material de la superficie celular antiguo y las proteínas mal plegadas o agregadas . Los polos celulares de la E. coli en replicación se utilizan a menudo como indicador de los factores de envejecimiento, ya que cada bacteria hereda un polo celular antiguo (polo madre) y un polo celular nuevo recién sintetizado. Recientemente se ha demostrado que los cuerpos de inclusión , masas de proteínas dañadas o mal plegadas agregadas, contribuyen al envejecimiento de los organismos celulares.

Se cree que la senescencia en organismos unicelulares surge a través de la partición asimétrica de factores de envejecimiento entre las células hijas. Desde hace tiempo se argumenta que, teóricamente, la segregación preferencial del daño en organismos unicelulares contribuiría a la aptitud de la población en general. ^{[ 6 ] [ 7 ]} El organismo eucariota unicelular Saccharomyces cerevisiae retiene factores de envejecimiento perjudiciales en la célula madre, lo que conduce al rejuvenecimiento de la célula hija. ^{[ 8 ]}

Un ejemplo bien establecido de envejecimiento bacteriano es Caulobacter crescentus . Esta bacteria comienza su vida como una célula móvil enjambre. Una vez que ha encontrado un sustrato adecuado, la célula enjambre se diferenciará en una célula pedunculada no móvil. Las células que se dividen asimétricamente muestran entonces signos de variación genética perjudicial a medida que se dividen. ^{[ 9 ]} La célula pedunculada se vuelve entonces reproductivamente activa y da lugar a nuevas células enjambre. Se demostró que el número de progenies producidas por hora por células enjambre individuales disminuye con la edad. ^{[ 2 ]} Esta fue la primera evidencia de envejecimiento bacteriano. ^{[ 10 ]} El envejecimiento en bacterias que se dividen asimétricamente también podría deberse a la división del daño celular en la etapa de fisión celular aumentando el daño en una célula y purgándolo en otra. ^{[ 11 ]} Esto también es cierto para B. subtilis la división celular asimétrica genera dos células que contienen diferentes proteínas reguladoras y expresan diferentes destinos en los que se convierte una de las hijas siendo capaz de transcribir y la otra no. ^{[ 12 ]}

Se cree que los organismos que se replican mediante división simétrica, como E. coli , son inmortales. ^{[ 13 ]} Sin embargo, al rastrear la herencia tanto del polo celular nuevo como del antiguo, se encontró evidencia de envejecimiento en E. coli . Se ha demostrado que una célula que ha heredado consecutivamente el polo celular antiguo exhibe una tasa de crecimiento significativamente disminuida. ^{[ 3 ]} La disminución en la tasa de crecimiento en Stewart et al. parece ser al menos parcialmente atribuida a la localización preferencial de cuerpos de inclusión cerca de la pared celular antigua . ^{[ 4 ]} Se cree que esta localización es el resultado pasivo de la lenta difusión del gran agregado y la exclusión del agregado por el nucleoide . ^{[ 14 ]} Se ha encontrado un mecanismo de envejecimiento similar en Schizosaccharomyces pombe , que se divide mediante fisión binaria simétrica. ^{[ 15 ]} Las mutaciones en las células no mostraron signos de envejecimiento con respecto al crecimiento en la E. coli que se divide simétricamente hasta que las células con enzimas de reparación deficientes y un mayor número de mutaciones causaron una disminución en la tasa de crecimiento, las células deficientes en reparación redujeron el crecimiento de manera gradual, lo que sugiere que las mutaciones individuales pueden causar una reducción del crecimiento o pueden detener el crecimiento por completo, lo que causó la muerte de las bacterias.

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Sin embargo, los hallazgos originales sobre el envejecimiento de E. coli han sido parcialmente refutados por estudios más recientes basados ​​en microfluídica, en los que E. coli individual mostró una tasa de crecimiento constante durante cientos de divisiones celulares consecutivas, aunque la tasa de muerte aumentó en cada división celular. ^{[ 5 ]} Esta discrepancia puede deberse a los diferentes métodos de cultivo utilizados en los dos estudios, es decir, crecimiento en placas de agar frente a en un dispositivo microfluídico. ^{[ 17 ]}

• Envejecimiento
• Inmortalidad biológica
• Senectud