membrana plasmática a membrana é um collage de proteinas e outras moléculas inseridas numa...
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Membrana plasmática
A membrana é um collage de proteinas e outras moléculas inseridas numa bicamada
lipídcaFluído extracelular
Colesterol??
Citoplasma
glicolipídeos
Proteínas transmembrana
Filamentos de citoesqueletoProteina Periférica
fosfolipideos
• 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
As bactérias não contém colesterol na membrana plasmática (exceto micoplasma)A maioria das bactérias contem hopanóides
Colesterol Sterol-like 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
Exterior célula
AçúcaraaH2O
salNH3
Difusão facilitada• Difusão através de canais de proteínas • Os canais transportam moléculas sem
necessidade de energia.Canal aberto = transporte rápidohigh
low
Transporte ativo
“O porteiro”
Mudança conformacional
• Células podem precisar transportar moléculas contra um gradiente de concentração.
– Bombas de proteína que precisam de energia ATP
ATP
baixo
alto
symportantiport
Active transport• Many models & mechanisms
ATP ATP
• 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
Transporte através da membrana
Resumo de transporte
Difusão pasiva
Difusão facilitada
Transporteativo
ATP
Bombas de efluxo e resistência a drogas
ANTIBIOTICO
Alvo
Alvos de antibiótiocos
Chromosome
Cell wall
Cytoplasmic membrane
Ribosomes
Principais mecanismos de resistência a drogas
ANTIBIOTICO
alvo
Protecção
Afinidade reduzida- mutações- recombinação- Modificação enzimática
InactivaçãoModificação
EfluxoImpermeabilidade
SubstituiçãoAmplificação
Espécies Gram-negativas com sistemas de efluxo conhecidos
Escherichia coliSalmonella TyphimuriumShigella dysenteriaeKlebsiella pneumoniaeEnterobacter aerogenesSerratia marcescensProteus vulgarisCitrobacter freundii...
Pseudomonas aeruginosaPseudomonas putidaBurkholderia cepaciaBurkholderia pseudomalleiStenotrophomonas maltophiliaAlcaligenes eutrophus...
Haemophilus influenzaeCampylobacter jejuniHelicobacter pyloriVibrio parahaemolyticusVibrio choleraeNeisseria gonorrhoeae...
Bacteroides fragilis...
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
H+
ATP ADP
antibiotic
MFS, SMR MATE ABC RND, MFS, ABC
Na+
antibiotic
H+
Murakami S. et al. Nature 2002, 419: 587
Proteínas:Transportadora AcrBAdaptadora AcrACanal TolC
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
• Acquisition of exogenous pump encoding genes– Genes carried by mobile elements (plasmids, transposons,
integrons)
Efflux pumps coded by mobile genetic elements
Species System Family Substrates
E. coli TetA/B/E MFS Tc, MinE. coli CmlA MFS CmpE. coli Flo MFS Cmp, FloE. coli OqxAB-TolC RND Olaquindox, Cmp
Tc: tetracycline; Min: minocycline; Cmp: chloramphenicol; Flo: florfenicol
Induction of acrAB-tolC expression
tetracyclinechloramphenicol
salicylate-acetylsalicylatebenzoate
stress...
tetracycliner
chloramphenicolr
quinolonesr
erythromycinr
solvants, pine oil...
MarROABRob bile salts
SoxSR oxidative stress
AcrABAcrABEmrAB
Porin OmpFPorin OmpF TolCTolC
Other proteins
Mar regulon
Overexpression of acrAB and mtrCDE operons
mtrDmtrDmtrCmtrC mtrEmtrEmtrRmtrR
acrRacrRacrBacrBacrAacrA
--
mutations mdrmutations mdr
MtrAMtrA
++
++
MarAMarA
--
MarRMarR__ (MppA)
SoxSSoxS SoxRSoxR__
System AcrAB-TolC in E. coli
Antibiotics wild type AcrAB++ AcrAB-
Nalidixic acid 4 - 6 8.5 - 32 0.6Norfloxacin 0.025 - 0.1 0.3 - 1.25 ndOfloxacin 0.06 - 0.07 0.25 - 0.3 ndCiprofloxacin 0.02 0.15 nd
Ampicillin 2 - 4 5 - 6 0.6 - 2Erythromycin 128 - 256 > 512 < 2 - 8Tetracycline 1.25 - 3 5 - 16 0.25 - 0.3Chloramphenicol 4 - 7.5 10 - 28 0.6
Active efflux
Outer membranepermeability
Other mechanisms
Interplays between resistance mechanisms in GNB
Efflux inhibitors
Phenyl-Arginyl ß N-naphtylamide