Thermococcus
From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Thermococcus é un xénero de microorganismos termófilos extremos do dominio das arqueas pertencente á familia Thermococcaceae.[1]
Todos os membros deste xénero teñen características termofílicas-hipertermofílicas.[2] Estes microorganismos teñen formas cocoides tipicamente irregulares, con tamaños entre 0,6 e 2,0 μm de diámetro.[3] Algunhas especies de Thermococcus son inmóbiles e outras móbiles con flaxelos.[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13] Estes flaxelos están situados normalmente nun polo específico do organismo.[13] Este movemento observouse a temperaturas moderadas e a altas, dependendo da especie.[14] Nalgunhas especies estes organismos poden agregarse e formar placas de cor gris clara,[13] e todos poden vivir a temperaturas entre 70-<100 °C,[2][3][4][5][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21] en chemineas negras hidrotermais mariñas ou en fontes termais de auga doce,[22] en concentracións salinas (NaCl) de 1%-3%.[19] As especies do xénero son estritamente anaerobias,[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21] e a maioría son barófilas (viven a altas presións) á vez que termófilas,[2][3][4][5][6][7][8] e poden vivir a profundidades entre 60-<300 m.[11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21] Estes organismos prosperan a pHs entre 5,6 e 7,9.[23] Membros deste xénero encontráronse en moitos sistemas de chemineas hidrotermais por todo o mundo, desde os mares do Xapón,[24] ás costas de California.[25] Sorprendentemente, non requiren sal (NaCl) como substrato,[26][27] e un estudo mostrou que membros do xénero vivían en sistemas de augas doces quentes en Nova Zelandia,[22] aínda que requirían unha concentración baixa de litio para crecer.[28] Os membros de Thermococcus descríbense como heterótrofos, quimiótrofosc[2][3][4][5] e sulfáxenos organotróficos;[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21] que utilizan xofre elemental (S0) e fontes de carbono como aminoácidos, carbohidratos, e ácidos orgánicos como o piruvato.[29]
Remove ads
Metabolismo
Metabolicamente, Thermococcus ten algunhas peculiaridades; por exemplo, desenvolveu unha forma diferente da habitual de glicólise.[29][30] Un exemplo de vía metabólica deste organismo é o metabolismo dos péptidos,[29] que ocorre en tres etapas: primeiro, hai unha hidrólise de péptidos a aminoácidos catalizada por peptidases,[30] despois, hai unha conversión dos aminoácidos en cetoácidos catalizada por aminotransferases,[29] e, finalmente, libérase CO2 na descarboxilación oxidativa dos cetoácidos na que interveñen catro encimas,[30] na cal se producen derivados de coencima A que se utilizan noutras vías metabólicas importantes.[30] As especies de Thermococcus tamén teñen o encima Rubisco,[31][32] que non se utiliza no ciclo de Calvin senón no metabolismo de nucleótidos e serve para introducir o azucre dos nucleótidos no metabolismo central do carbono en Thermococcus kodakarensis,[29][30][32] o que indica o integrados que están estes sistemas metabólicos nestes microorganismos hipertermófilos.[32] Algúns nutrientes son limitantes para o crecemento de Thermococcus,[32] entre os cales os máis determinantes son as fontes de carbono e nitróxeno.[32] Como as especies de Thermococcus non xeran no seu metabolismo todos os aminoácidos que precisan, algúns deben obtelos procedentes do ambiente onde viven, como é o caso da leucina, isoleucina, e valina (os aminoácidos de cadea lateral ramificada).[32] Cando se suplementa con estes aminoácidos ás especies de Thermococcus, estas poden metabolizalos e producir acetil-CoA ou succinil-CoA,[32] que son importantes precursores utilizados noutras vías metabólicas esenciais para o crecemento celular e a respiración.[32] Coa tecnoloxía actual, os membros de Thermococcus son relativamente fáciles de cultivar no laboratorio,[33] polo que se consideran organismos modelo para o estudo da fisioloxía e vías moleculares dos extremófilos.[34][35] Thermococcus kodakarensis é un exemplo de especie modelo, un microorganismo do cal se examinou e replicou todo o seu xenoma.[35][36]
Remove ads
Ecoloxía
As especies de Thermococcus crecen entre os 60 e os 80 °C, o que lles dá unha grande vantaxe ecolóxica ao seren os primeiros organismos que colonizan os novos ambientes hidrotermais.[37][38][39] Algunhas das especies producen CO2, H2, e H2S como produtos do seu metabolismo e respiración.[35] Estes compostos liberados son utilizados por outras especies autótrofas, o que favorece a diversidade das comunidades microbianas hidrotermais.[38] Este tipo de cultivo de enriquecemento continuo xoga un papel fundamental na ecoloxía das fontes hidrotermais do océano profundo,[40] o que suxire que os Thermococcus interaccionan con outros organismos por medio do intercambio de metabolitos que sostén o crecemento dos autótrofos.[38] As especies de Thermococcus que liberan H2 utilizando múltiples hidroxenases (incluíndo as hidroxenases dependentes de CO) considéranse biocatalizadores potenciais nas reaccións de desprazamento auga-gas como: CO + H2O → CO2 + H2.[41][42]
Remove ads
Mecanismos de transporte
Os membros de Thermococcus son naturalmente competentes para captar ADN e incorporar o ADN doante nos seus xenomas por recombinación homóloga.[43] Estas especies poden producir vesículas de membrana,[43] formadas por evaxinación desde a membrana celular externa,[43][44] que poden capturar e obter plásmidos de especies de arqueas veciñas para transferiren o ADN ao seu propio interior ou a outras especies.[43] Estas vesículas son segregadas desde as células en grupos, formando nanosferas ou nanotubos,[44] e mantendo a continuidade das membranas internas.[43]
Un estudo indicou que as especies de Thermococcus producen numerosas vesículas de membrana, transferindo así ADN, metabolitos, e mesmo toxinas nalgunhas especies;[44] ademais, estas vesículas de membrana protexen os seus contidos contra a termodegradación ao transferiren estas macromoléculas nun ambiente protexido.[43][44] As vesículas de membrana tamén impiden as infeccións por partículas de virus capturadas.[44] Xunto co transporte de macromoléculas, os membros de Thermococcus utilizan as vesículas para comunicarse unhas con outras.[43] Ademais, estas vesículas utilízanse por especies específicas (Thermococcus coalescens) para indicar cando debería ter lugar a agregación,[43] de modo que estes microorganismos unicelulares poden fusionarse formando unha soa célula masiva.[43]
Informouse que T. kodakarensis ten catro elementos xénicos e tipo vírico integrados que conteñen precursores de serina proteases de tipo subtilisina.[45] Ata o momento, só se illaron dous virus de membros de Thermococcus, o PAVE1 e o TPV1.[45] Estes virus existen nos seus hóspedes en estado de portador.[45]
O proceso da replicación do ADN e elongación foi moi estudado en T. kodakarensis.[45] A molécula de ADN é unha estrutura circular duns 2 millóns de pares de bases, e ten máis de 2.000 secuencias codificadoras de proteínas.[45]
Futura tecnoloxía
Un encima de Thermococcus, a Tpa-S ADN polimerase, é máis eficiente no seu uso na técnica da PCR rápida e longa que a Taq polimerase xeralmente utilizada.[46] A Tk-SP é outro encima de T. kodakarensis,[46][47] que pode degradar proteínas priónicas anormais (PrPSc);[46] os prións son proteínas incorrectamente pregadas que causan graves doenzas en todos os organismos.[46] A Tk-SP ten unha ampla especificidade de substrato, e degrada prións exponencialmente no laboratorio.[46] Este encima non require calcio nin ningún outro substrato para pregarse, e, por tanto, mostrou ter un grande potencial nos estudos feitos ata agora.[46] Outros estudos realizáronse sobre o encima PSP (fosfoserina fosfatase) de T. onnurineus, e proporcionaron un compoñente esencial na regulación da actividade da PSP.[47] Esta información é útil para as compañías farmacéuticas, porque a actividade da PSP anormal causa un descenso importante nos niveis de serina do sistema nervioso, causando enfermidades neurolóxicas e complicacións.[47]
Un estudo atopou que os membros da familia á que pertence Thermococcus poden incrementar a eficiencia da minaría do ouro ata un 85-95% debido ás súas capacidades específicas de biolixiviación.[48]
Remove ads
Notas
Véxase tamén
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads