Membrana plasmática
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Membrana plasmática A membrana é um collage de proteinas e outras moléculas inseridas numa bicamada lipídca Fluído extracelular glicolipídeos fosfolipideos Colesterol?? Proteínas transmembrana Proteina Periférica Citoplasma Filamentos de citoesqueleto • A composição lipídica afeta a flexibilidade da membrana – % ácidos graxos insaturados nos fosfolipídeos . Mantém a membrana menos viscosa – Organismos adaptados a temperatura – colesterol na membrana ajuda a manter a flexibilidade Bicamada lipídica Colesterol Sterol-like hopanóides As bactérias não contém colesterol na membrana plasmática (exceto micoplasma) A maioria das bactérias contem hopanóides Função da membrana plasmática • • • • • Permeabilidade seletiva Produção de energia Motilidade Remoção de detritos Formãção de endosporos Canais formados a traves da membrana • Membrana fica semi-permeavél com canais de proteína – Canais específicos permitem o transporte de material específico através da membrana celular. Interior célula NH3 sal H 2O aa Açúcar Exterior célula Difusão facilitada • Difusão através de canais de proteínas • Os canais transportam moléculas sem necessidade de energia. Canal aberto = transporte rápido high low Transporte ativo • Células podem precisar transportar moléculas contra um gradiente de concentração. – Bombas de proteína que precisam de energia baixo ATP Mudança conformacional ATP alto “O porteiro” Active transport • Many models & mechanisms ATP ATP antiport symport Transporte através da membrana • Transporte passivo – Difusão simples • Difusão de moléculas apolares, hidrofóbicas. • lipídeos – alto baixo- gradiente de concentração – Transporte facilitado • Difusão de moléculas polares, hidrofílicas • Através de canal de proteína – alto baixo -gradiente de concentração • Transporte ativo – Difusão contra um gradiente de concentração • baixo alto – usa uma bomba de proteína – requer ATP ATP Resumo de transporte Difusão pasiva Difusão facilitada TransporteATP ativo Bombas de efluxo e resistência a drogas ANTIBIOTICO Alvo Alvos de antibiótiocos Chromosome Cell wall Ribosomes Cytoplasmic membrane Principais mecanismos de resistência a drogas Inactivação Modificação ANTIBIOTICO Efluxo Impermeabilidade Protecção alvo Substituição Amplificação Afinidade reduzida - mutações - recombinação - Modificação enzimática Espécies Gram-negativas com sistemas de efluxo conhecidos Escherichia coli Salmonella Typhimurium Shigella dysenteriae Klebsiella pneumoniae Enterobacter Bacteroides fragilis... aerogenes Serratia Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas putida Burkholderia cepacia Burkholderia pseudomallei Stenotrophomonas maltophilia Alcaligenes eutrophus... Haemophilus influenzae Campylobacter jejuni Helicobacter pylori Vibrio parahaemolyticus Vibrio cholerae Neisseria gonorrhoeae... Estrutura dos sistemas bacterianos de efluxo • Sistemas de um componente – A maioria em espécies Gram positivas species (except Tet...) – Transporta só um composto na membrana citoplasmática – Determina a especificidade do substrato e resistêcia. Sistemas de três componentes (tripartitas) – Exclusivamente em espécies Gram negativas – Uma proteína transportadora • Uma lipoproteína periplasmica adaptadora • Um canal de proteína na membrana externa • Resistência a várias drogas MDR Fonte de energia • Antiporters – PMF transportadores (proton motive force) – Na+-antibiotico antiporters • Transportadores ABC – Transportadores ABC- ATP binding cassette – Hydrolisis de ATPem ADP + Pi – Maioria em espécies Gram positivas – Não é comum em bactérias como em cels cancerígenas Transportadores de drogas • Major Facilitator Superfamily (MFS) – Drug efflux • 12 TMS transporters • 14 TMS transporters – Active uptake/export • sugars... • amino acids, secondary metabolites... • Small Multidrug Resistance Family (SMR) • 4 TMS transporters • Resistance/Nodulation Cell Division Family (RND) • 12 TMS transporters • Multi Antimicrobial Extrusion Family (MATE) • 12 TMS transporters Structure of drug efflux systems antibiotic antibiotic H+ Na+ H+ ATP MFS, SMR MATE ADP ABC RND, MFS, ABC Proteínas: Transportadora AcrB Adaptadora AcrA Canal TolC Murakami S. et al. Nature 2002, 419: 587 Murakami S. et al. Curr Opinion Struct. Biol. 2003, 13: 443 Sistemas de efluxo em E. coli • Codificadas por genes cromossomais – 37 putative drug transporters: 19 MFS, 3 SMR, 7 RND, 7 ABC, 1 MATE – 20 pumps are able to transport toxic/antibiotic molecules – 15-17 pumps may provide with some resistance to antibiotics when overproduced from cloned genes (Nishino K et al. J. Bacteriol. 2001) – Upregulation of a single pump may result in increased drug efflux Efflux pumps coded by mobile genetic elements Species System E. coli E. coli E. coli E. coli TetA/B/E CmlA Flo OqxAB-TolC Family MFS MFS MFS RND Substrates Tc, Min Cmp Cmp, Flo Olaquindox, Cmp Tc: tetracycline; Min: minocycline; Cmp: chloramphenicol; Flo: florfenicol Induction of acrAB-tolC expression tetracycline chloramphenicol salicylate-acetylsalicylate benzoate stress... MarROAB SoxSR Rob Porin OmpF TolC AcrAB EmrAB Other proteins Mar regulon oxidative stress bile salts tetracycliner chloramphenicolr quinolonesr erythromycinr solvants, pine oil... Overexpression of acrAB and mtrCDE operons _ MarA (MppA) MarR _ + - SoxS acrA SoxR acrB acrR MtrA + - mtrC mtrD mtrE mtrR mutations mdr System AcrAB-TolC in E. coli Antibiotics wild type AcrAB++ AcrABNalidixic acid 4-6 8.5 - 32 0.6 Norfloxacin 0.025 - 0.1 0.3 - 1.25 nd Ofloxacin 0.06 - 0.07 0.25 - 0.3 nd Ciprofloxacin 0.02 0.15 nd Ampicillin 2-4 5-6 0.6 - 2 Erythromycin 128 - 256 > 512 <2-8 Tetracycline 1.25 - 3 5 - 16 0.25 - 0.3 Chloramphenicol4 - 7.5 10 - 28 0.6 Interplays between resistance mechanisms in GNB Outer membrane permeability Other mechanisms Active efflux Efflux inhibitors Phenyl-Arginyl ß N-naphtylamide
