Esferoplasto

Diversos antibióticos convierten las bacterias Gram negativas en esferoplastos. Entre ellos se incluyen los inhibidores de la síntesis de peptidoglicano, como la fosfomicina , la vancomicina , la moenomicina, la lactivicina y los antibióticos β-lactámicos . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Los antibióticos que inhiben las vías bioquímicas directamente anteriores a la síntesis de peptidoglicano también inducen la formación de esferoplastos (por ejemplo, la fosmidomicina y el fosfoenolpiruvato ). ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Además de los antibióticos mencionados anteriormente, los inhibidores de la síntesis de proteínas (por ejemplo, cloranfenicol , oxitetraciclina , varios aminoglucósidos ) y los inhibidores de la síntesis de ácido fólico (por ejemplo, trimetoprima , sulfametoxazol ) también hacen que las bacterias Gram negativas formen esferoplastos. ^{[ 2 ]}

La enzima lisozima hace que las bacterias Gram negativas formen esferoplastos, pero solo si se utiliza un permeabilizador de membrana como la lactoferrina o el etilendiaminotetraacetato (EDTA) para facilitar el paso de la enzima a través de la membrana externa . ^{[ 2 ] [ 7 ]} El EDTA actúa como permeabilizador al unirse a iones divalentes como el Ca ²⁺ y eliminarlos de la membrana externa. ^{[ 8 ]}

La levadura Candida albicans puede convertirse en esferoplastos utilizando las enzimas lyticase , quitinasa y β-glucuronidasa . ^{[ 9 ]}

Desde la década de 1960 hasta la de 1990, Merck and Co. utilizó un método de cribado de esferoplastos como método principal para el descubrimiento de antibióticos que inhiben la biosíntesis de la pared celular. En este método, ideado por Eugene Dulaney, las bacterias en crecimiento se exponían a sustancias de prueba en condiciones hipertónicas. Los inhibidores de la síntesis de la pared celular provocaban que las bacterias en crecimiento formaran esferoplastos. Este método permitió el descubrimiento de la fosfomicina, la cefamicina C , la tienamicina y varios carbapenémicos . ^{[ 1 ]}

Los esferoplastos gigantes de bacterias Gram negativas , preparados especialmente , pueden utilizarse para estudiar la función de los canales iónicos bacterianos mediante una técnica denominada patch clamp , diseñada originalmente para caracterizar el comportamiento de neuronas y otras células excitables. Para preparar los esferoplastos gigantes, las bacterias se tratan con un inhibidor de la septación (p. ej., cefalexina ). Esto provoca que las bacterias formen filamentos , células alargadas que carecen de paredes transversales internas. ^{[ 10 ]} Tras un tiempo, las paredes celulares de los filamentos se digieren y las bacterias colapsan formando esferas muy grandes rodeadas únicamente por sus membranas citoplasmática y externa . Posteriormente, estas membranas pueden analizarse en un aparato de patch clamp para determinar el fenotipo de los canales iónicos presentes en ellas. También es común sobreexpresar un canal específico para amplificar su efecto y facilitar su caracterización.

La técnica de patch clamp en esferoplastos gigantes de E. coli se ha utilizado para estudiar los canales mecanosensibles nativos (MscL, MscS y MscM) de E. coli . ^{[ 11 ] [ 12 ]} Se ha extendido para estudiar otros canales iónicos expresados ​​heterólogamente y se ha demostrado que el esferoplasto gigante de E. coli puede utilizarse como un sistema de expresión de canales iónicos comparable al ovocito de Xenopus . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

Las células de levadura normalmente están protegidas por una pared celular gruesa que dificulta la extracción de proteínas celulares. La digestión enzimática de la pared celular con zimoliasa, que crea esferoplastos, hace que las células sean vulnerables a una fácil lisis con detergentes o cambios rápidos de presión osmolar. ^{[ 9 ]}

Los esferoplastos bacterianos, con ADN recombinante insertado en ellos, pueden utilizarse para transfectar células animales. Los esferoplastos con ADN recombinante se introducen en el medio que contiene las células animales y se fusionan mediante polietilenglicol (PEG). Con este método, casi el 100 % de las células animales pueden incorporar el ADN extraño. ^{[ 17 ]} Tras realizar experimentos siguiendo un protocolo de Hanahan modificado utilizando cloruro de calcio en E. coli , se determinó que los esferoplastos pueden transformar con una frecuencia de 4,9 × 10 ⁻⁴ . ^{[ 18 ]}