La detección de quórum (DQ) es un sistema de comunicación bacteriana que permite la coordinación a nivel poblacional de la expresión génica. Las bacterias producen y detectan pequeñas moléculas señal llamadas autoinductores; la regulación génica ocurre solo cuando se alcanza una concentración umbral, indicando una densidad poblacional suficiente.
Detección de Quórum en Gram-Negativas
Las bacterias Gram-negativas utilizan principalmente N-acil homoserina lactonas (AHLs) como autoinductores, sintetizadas por proteínas de la familia LuxI y detectadas por reguladores transcripcionales de la familia LuxR. El sistema canónico LuxI/LuxR en Vibrio fischeri controla la bioluminiscencia — LuxI produce 3-oxo-C6-HSL, que se une a LuxR, activando la transcripción de luxICDABE. Otros ejemplos incluyen los sistemas LasI/LasR y RhlI/RhlR en Pseudomonas aeruginosa, que regulan factores de virulencia y formación de biopelículas, y el sistema TraI/TraR en Agrobacterium tumefaciens, que controla la conjugación del plásmido Ti.
Detección de Quórum en Gram-Positivas
Las bacterias Gram-positivas usan oligopéptidos modificados postraduccionalmente (péptidos autoinductores, AIPs) como moléculas señal, detectados por receptores de quinasa histidina de dos componentes. Los AIPs son procesados y exportados por transportadores ABC dedicados; la detección de la señal implica autofosforilación de la quinasa histidina y fosfotransferencia a un regulador de respuesta. El sistema Agr en Staphylococcus aureus controla la expresión de factores de virulencia — AgrD se procesa a AIP, detectado por la quinasa histidina AgrC, activando AgrA que regula RNAIII y delta-hemolisina.
Detección de Quórum Universal
El autoinductor-2 (AI-2), producido por LuxS, se propone como una molécula de señalización interespecies universal, ya que LuxS se encuentra tanto en bacterias Gram-positivas como Gram-negativas. AI-2 es un éster de furanosil borato (en Vibrio harveyi) o una forma hidratada de 4,5-dihidroxi-2,3-pentanodiona (DPD), y su detección varía entre especies.
Fenotipos Regulados por DQ
La detección de quórum controla la formación de biopelículas regulando la transición del estilo de vida planctónico a biopelícula — en P. aeruginosa, el sistema Las activa los genes de exopolisacáridos pel y psl. También regula la producción de factores de virulencia incluyendo toxinas, proteasas y sideróforos; en S. aureus, el sistema Agr regula positivamente alfa-toxina, hemolisinas y enterotoxinas. La DQ controla la movilidad por enjambre regulando la expresión de genes flagelares y la producción de surfactante para el movimiento coordinado en superficies. La producción de antibióticos en muchas bacterias del suelo ocurre solo a alta densidad celular, mediando la competencia interbacteriana.
Extinción de Quórum (Quorum Quenching)
La extinción de quórum puede ocurrir mediante degradación enzimática de autoinductores — las AHL lactonasas (AiiA) hidrolizan el anillo de lactona, mientras que las AHL acilasas escinden la cadena lateral acilo. Los miméticos y antagonistas de señales DQ, como los compuestos de furanona de Delisea pulchra, inhiben competitivamente la unión de AHL a receptores tipo LuxR. Los anticuerpos contra autoinductores pueden neutralizar las señales DQ y atenuar la virulencia in vivo.
Relevancia Clínica
Los inhibidores de DQ (extinción de quórum) se están explorando como estrategias anti-virulencia que evitan la presión selectiva para la resistencia. Los mutantes de DQ en P. aeruginosa muestran virulencia reducida en modelos animales. Los sistemas DQ son objetivos de nuevos enfoques terapéuticos contra infecciones crónicas asociadas a biopelículas.
