Haloferax volcanii

Haloferax volcanii é unha especie de microorganismos procarióticos do grupo das arqueas pertencente á clase das halobacterias.^[1] É a especie tipo do xénero Haloferax e anteriormente a especie denominábase Halobacterium volcanii.^[2][3]

Haloferax volcanii
Clasificación científica
Dominio: Archaea Reino: Euryarchaeota Filo: Euryarchaeota Clase: Halobacteria Orde: Halobacteriales Familia: Halobacteriaceae Xénero: Haloferax Especie: H. volcanii (ou Hfx. volcanii)
Nome binomial
'Haloferax volcanii' (Mullakhanbhai e Larsen 1975) Torreblanca et al. 1986, comb. nov.

Descrición e importancia

Haloferax volcanii é unha especie de halófilo que vive en ambientes extremadamente salinos. Recentemente esta especie foi estudada na Universidade de California, Berkeley, como parte dun proxecto da supervivencia de holoarqueas en Marte. Igual que outros halófilos, H. volcanii foi illado en ambientes moi salinos, como o Mar Morto, o Gran Lago Salgado, e ambientes oceánicos con alta concentración de sal e sedimentos oceánicos. O seu nome non ten que ver con ambientes volcánicos, senón co apelido do microbiólogo israelita B. E. Volcani, que estudou a vida microbiana do mar Morto.

Estrutura do xenoma

O xenoma de H. volcanii consta dun grande cromosoma multicopia de 4 Mb e varios megaplásmidos.

O xenoma foi completamente secuenciado e a súa discusión foi publicada en 2010.^[4] A bioloxía molecular de H. volcanii foi moi estudada durante a última década para descubrir máis sobre a replicación do ADN, reparación do ADN e síntese do ARN. As proteínas arqueanas utilizadas nestes procesos son moi similares ás proteínas eucarióticas e son estudadas como sistemas modelo para estes organismos. H. volcanii experimenta unha ampla transferencia horizontal de xenes por medio dun mecanismo de "apareamento" e fusión celular.

Estrutura celular e metabolismo

A reprodución en H. volcanii é asexual por fisión binaria, de modo similar a outras arqueas e bacterias.

As células de H. volcanii non teñen parede celular e, como outras arqueas, ten unha capa S exterior. Son tipicamente recoñecibles pola súa forma de "pataca fritida plana", pero son algo pleomórficas, polo que poden ter outras formas, mesmo as cocoides.

Haloferax volcanii cultivada en condicións de laboratorio e vista con microscopio de contraste de fase sobre ágar.

As membranas destes organismos están feitas de lípidos con enlace éter, que se encontran só nas arqueas, e tamén conteñen un alto nivel de carotenoides como o licopeno, a bacteriorruberina^[5] e outros, que lles dan a súa distintiva cor vermella.

Ten un requirimento óptimo de NaCl de 1,7 a 2,5 M, o cal é a metade do que se observa xeralmente nas halobacterias.^[3] É anaerobia facultativa, e quimioorganótrofa.^[6]

H. volcanii utiliza o salgado como método de manter a súa homeostase, en vez do método dos solutos compatibles das bacterias. Este método implica o mantemento dun alto grao de ións potasio na célula para equilibrar os ións sodio do exterior. Por esta razón H. volcanii ten un complexo sistema de regulación de ións.

Debido ao método do salgado utilizado pola arquea, as proteínas citoplasmáticas están estruturadas para pregarse en presenza de altas concentracións iónicas. Xeralmente teñen un gran número de residuos cargados na parte exterior da proteína e residuos moi hidrofóbicos na parte interna. Esta estrutura incrementa a súa estabilidade considerablemente en ambientes salinos e mesmo de alta temperatura, pero perde algo de procesividade en comparación cos seus homólogos bacterianos.

H. volcanii carece de opsinas, aínda que ten bacteriorruberina. Esta falta de opsinas diferénciaa doutras halobacteriáceas como Halobacterium salinarum.^[7]

Ecoloxía

H. volcanii encóntrase comunmente en ambientes acuáticos de alta salinidade, como os do mar Morto. O seu papel preciso no ecosistema é incerto, pero os carbohidratos que contén este organismo poden ter aplicacións prácticas, e pode ser unha especie importante en biotecnoloxía e en estudos xenéticos e de evolución, xa que se cre que é un dos tipos de organismos máis antigos.^[8] As súas células poden permanecer dormentes durante longo tempo e despois volver a ser activas cando as condicións melloran.^[6][9]

Danos e reparación do ADN

En procariotas o ADN xenómico está organizado nunha estrutura dinámica chamada nucleoide, situado no citoplasma. A exposición de Haloferax volcanii a estreses que danen o seu ADN causa a compactación e reorganización do seu nucleoide.^[10] A compactación depende do complexo proteico Mre11-Rad50, que se emprega para a reparación por recombinación homóloga das roturas de dobre cadea do ADN.^[10] Propúxose que a compactación do nucleoide é parte da resposta aos danos sufridos no ADN, que acelera a recuperación da célula ao axudar ás proteínas que reparan o ADN a atopar as súas dianas, e ao facilitar a busca de secuencias de ADN intacto durante a recombinación homóloga.

Intercambio xenético

As células de H. volcani poden realizar intercambios xenéticos con outras células que implican a fusión de células, como resultado da cal se orixina unha célula heterodiploide (que contén na mesma célula dous cromosomas diferentes).^[11] Tamén poden realizar intercambios xenéticos entre si as células da especie próxima Haloferax mediterranei. H. volcani ten unha identidade de secuencia de nucleótidos media con H. mediterranei do 86,6%. Cunha frecuencia reducida, as células destas dúas especies poden tamén interaccionar e realizar un intercambio xenético.^[11] Durante este proceso fórmase unha célula diploide que contén o repertorio xenético completo de ambas as células parentais, e a recombinación xenética está facilitada. Despois, as células sepáranse, dando lugar a células recombinantes.