Una pseudocinasa de histidina modula el crecimiento polar y la forma celular en Streptomyces venezuelae

Cómo construyen los bacterias cuerpos ramificados y delicados

Las bacterias filamentosas del género Streptomyces viven en el suelo y forman redes ramificadas de hilos que recuerdan a hongos microscópicos. Estas bacterias son una fuente natural importante de antibióticos, y su éxito depende de lo precisamente que controlen dónde y cómo crecen sus células. Este estudio descubre una proteína hasta ahora desconocida que ayuda a Streptomyces a mantener estables las puntas en crecimiento y ordenadas sus ramas, ofreciendo nueva información sobre cómo se construyen y mantienen formas celulares complejas.

Crecer solo en las puntas

A diferencia de muchas bacterias en forma de bastón que se expanden a lo largo de toda su longitud, Streptomyces crecen principalmente en sus puntas. Cada hilo, o hifa, se alarga añadiendo nuevo material de pared celular solo en una pequeña zona en el extremo. Esta zona de crecimiento está organizada por un ensamblaje proteico llamado polarisoma. En su núcleo se encuentra una proteína llamada DivIVA, que tiende a concentrarse en los extremos celulares curvados y marca dónde debe insertarse material de pared nuevo. Cuando pequeños cúmulos de DivIVA se desprenden de la punta principal y se asientan a lo largo del costado de una hifa, pueden madurar hasta convertirse en nuevas zonas de crecimiento, dando lugar a ramas laterales y a una red micelial finamente ramificada.

Un nuevo controlador de la forma en la punta

Los autores se propusieron buscar componentes del polarisoma de Streptomyces que aún no se conocieran. Al recuperar DivIVA de extractos celulares y ver qué proteínas la acompañaban, descubrieron una proteína grande, ahora llamada PsmA (por modulador A del crecimiento polar y la forma). PsmA se parece en su disposición de dominios a una enzima de señalización bacteriana común llamada histidina quinasa, con regiones tipo sensor, un núcleo catalítico central y un dominio receptor conectado por un segmento largo y flexible. Sin embargo, un análisis más detallado mostró que a PsmA le faltan aminoácidos clave necesarios para transferir grupos fosfato y no muestra actividad quinasa detectable, lo que la clasifica como una “pseudocinasa” que probablemente actúa más como una pieza estructural o andamiaje que como una enzima clásica.

Cuando falta el controlador de la forma

Para investigar el papel de PsmA, los investigadores eliminaron su gen en Streptomyces venezuelae. Las colonias del mutante eran más pequeñas y densas, con una superficie picada. Al observarlas al microscopio, las hifas vegetativas eran más gruesas, más irregulares y mostraban un aumento dramático de la ramificación en sus puntas. En lugar de extenderse de forma suave y producir ocasionalmente ramas laterales, muchas puntas se dividían en dos o más extremos en crecimiento, creando un micelio hiperramificado y compacto. Es importante destacar que la capacidad de formar filamentos aéreos y esporas se mantuvo en gran medida intacta, lo que indica que PsmA actúa principalmente durante el crecimiento vegetativo en la punta y no tanto durante la etapa posterior de esporulación.

Mantener la zona de crecimiento integrada

Mediante el etiquetado de proteínas con marcadores fluorescentes, los autores visualizaron dónde se localiza PsmA en células vivas. PsmA formó puntos concentrados justo en el ápice de las hifas en crecimiento, solapándose estrechamente con DivIVA y con otra proteína de la punta, Scy, pero distinto de FilP, que se sitúa justo detrás de la punta. En ausencia de PsmA, los cúmulos de DivIVA en los extremos hifales se volvieron más anchos y de forma más irregular. Las imágenes en lapso temporal revelaron que estos cúmulos deformados eran mucho más propensos a dividirse en dos partes de tamaño similar. Cada parte entonces impulsaba el crecimiento de su propia punta, llevando a bifurcaciones muy próximas a la punta original y explicando el patrón de hiperramificación. Cuando la producción de PsmA se reactivó en el mutante, los cúmulos de DivIVA se estrecharon rápidamente, la forma de la punta se volvió más suave y la división excesiva disminuyó.

Trabajando en paralelo con otros factores de la punta

PsmA no es la única proteína que ayuda a estabilizar las puntas de Streptomyces. Trabajos previos identificaron a Scy y FilP, dos proteínas alargadas con hélice-coil que se asocian con DivIVA e influyen en el comportamiento de la punta. Los mutantes dobles que carecían tanto de PsmA como de Scy o FilP mostraron defectos de crecimiento aún más graves y micelios más densos y enredados que cualquier mutante simple, aunque seguían siendo viables. Este patrón sugiere que PsmA actúa en gran medida en paralelo con Scy y FilP: las tres contribuyen de formas parcialmente independientes a mantener cohesiva la zona de crecimiento y a evitar que se fragmente en múltiples puntas competidoras.

Qué significa esto para la arquitectura bacteriana

En conjunto, los resultados presentan a PsmA como una pareja no enzimática que ajusta la estabilidad y la dinámica del polarisoma basado en DivIVA en las puntas hifales de Streptomyces. En lugar de activar genes mediante vías de señalización clásicas, PsmA parece actuar directamente en el extremo en crecimiento, probablemente como un organizador estructural que ayuda a que los cúmulos de DivIVA mantengan una zona de crecimiento única y focalizada. Cuando falta PsmA, la maquinaria de la punta se vuelve demasiado inestable, se divide con demasiada frecuencia y produce ramificaciones excesivas. Comprender este tipo de control arquitectónico local no solo profundiza nuestro conocimiento básico de la biología celular bacteriana, sino que también puede orientar esfuerzos para manipular los patrones de crecimiento de Streptomyces con fines biotecnológicos y de producción de antibióticos.

Cita: Singh Mavi, P., Flärdh, K. A histidine pseudokinase modulates polar growth and cell shape in Streptomyces venezuelae. Commun Biol 9, 345 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09620-z

Palabras clave: Streptomyces, polaridad celular, morfogénesis bacteriana, pseudocinasa, ramificación hifal