En este informe se examina la forma como las bacterias alcanzan la homeostasis (autorregulación) del Mg++ intra y extracelular, empleando mecanismos complejos. Se explican las señales que rigen la expresión y la actividad de los transportadores de Mg++, cambiando la composición de su envoltura celular, así como los papeles que los transportadores y la detección de Mg++ juegan en la capacidad patológica de las bacterias para causar la enfermedad. También se explora el hecho de que los genomas bacterianos codifican múltiples transportadores de Mg++ y distintos sistemas de detección de Mg++ intra y extracelular. Estos análisis pueden ser aplicables al control homeostático de otros cationes.

El Mg++ es el catión más abundante en las células vivas y segundo después de K+. Este mineral divalente interviene en varios papeles esenciales, incluyendo la estabilización de complejos macromoleculares, la neutralización de ácidos nucleicos y nucleótidos en el citoplasma; actua como cofactor en una variedad de reacciones enzimáticas y como bloqueador de Ca++ en la membrana. Fig. 1. Ciertos cationes pueden reemplazar al Mg++ para algunas de estas funciones, pero otras actividades dependen estrictamente del Mg++, lo que indica que las células deben tener mecanismos para mantener los niveles fisiológicos de este catión.

Fig. 1 El Mg++ se une a la porina y bloquea el ingreso del C++ al citosol.

La investigación pionera de Michael Maguire (1989 Sep., 1986 Dec.) y sus colegas identificaron y caracterizaron tres transportadores de Mg++ en Salmonella. Este descubrimiento permitió comprender que un importante sistema regulador de virulencia controla la transcripción de dos de los tres transportadores de Mg++ en la Salmonella, conduciendo al descubrimiento del primer sistema de transducción de señales por receptores de membrana* que responde al Mg++ extra celular. Por otra parte, la investigación de uno de los transportadores de Mg++ en Salmonella develó el primer sensor de ARN para el Mg++ citoplasmático.

*Moléculas de señalización que activa un receptor específico en la membrana celular.

Los transportadores de Mg++ ortólogos (genes) y no ortólogos (proteínas y/o glúcidos transmembranales) y los sistemas de transducción de señales que responden al Mg++ se han descubierto ahora en una variedad de especies bacterianas. Fig. 2. Estos estudios han establecido que las bacterias poseen los medios para evaluar los niveles de Mg++, tanto en su entorno como dentro del citoplasma, y para montar una respuesta que ayuda a mantener Mg++ en los niveles requeridos. Tal respuesta a menudo implica modificar las cantidades y / o actividades de los transportadores que mueven Mg++ de un compartimiento a otro y de las enzimas que modifican químicamente las moléculas superficiales, que albergan cargas negativas normalmente neutralizadas por el Mg++. La producción de estas proteínas debe coordinarse para que una célula pueda sobrevivir y replicarse en un ambiente que es limitante en Mg++.

Fig. 2 Las bacterias utilizan sus propias bombas para recoger Mg²⁺. La bomba descansa sobre la membrana bacteriana (rosado).

El contenido del presente artículo es un resumen tomado de:
Bacterial Mg++ homeostasis, transport and virulence.
Por. Eduardo A. Groisman, Kerry Hollands, Michelle A. Kriner, Eun-Jin Lee, Sun-Yang Park and Mauricio H. Pontes.
HHS Public Access. Author manuscript, available in PMC 2014 Sep 20.