stringtranslate.com

Candidatus Accumulibacter fosfatis

Candidatus Accumulibacter phosphatis (CAP) es untipo no clasificado de Betaproteobacteria que es un miembro común de la comunidad bacteriana delas plantas de tratamiento de aguas residuales y de tratamiento de aguas residuales que realizan una eliminación mejorada de fósforo biológico (EBPR) [1] y es un organismo acumulador de polifosfato . El papel de CAP en EBPR se dilucidó utilizando enfoques independientes del cultivo, como los bancos de clones de ARNr 16S que mostraron que Betaproteobacteria dominaba los reactores EBPR a escala de laboratorio. [2] Un trabajo posterior utilizando bancos de clones e hibridación in situ con fluorescencia identificó un grupo de bacterias, estrechamente relacionado con Rhodocyclus como el miembro dominante de las comunidades a escala de laboratorio. [3] [4]

Filogenia

Actualmente, no existen aislados cultivados de CAP, por lo que la filogenia de las cepas de CAP se basa puramente en técnicas de biología molecular. Hasta la fecha, los genes de la polifosfato quinasa ( ppk1 ) [5] y la PHA sintasa ( phaC ) [6] se han utilizado para caracterizar las poblaciones de CAP con una resolución mayor que el ARNr 16S. La filogenia ppk1 se utiliza con más frecuencia y agrupa a CAP en dos divisiones principales: tipo I y tipo II. Cada uno de estos tipos tiene una serie de clados a los que se les asigna una designación de letras, por ejemplo, IA, IIA, IIB, IIC. Un estudio ambiental de plantas de tratamiento de aguas residuales y vías fluviales naturales en California y Wisconsin en los EE. UU. reveló al menos cinco clados CAP I (IA .. IE) y siete clados CAP II (IIA .. IIG). [7]

Metabolismo

El CAP aún no se ha cultivado, pero la capacidad de enriquecer las comunidades EBPR a escala de laboratorio con hasta un 80% de CAP [8] ha permitido la investigación de su metabolismo utilizando enfoques metaómicos. [9] [10] [11] El EBPR generalmente se asocia con tres etapas: anaeróbica, aeróbica y sedimentación. Para que el CAP domine en los reactores EBPR, deben poder prosperar en estas condiciones. Durante la fase anaeróbica, el CAP puede absorber ácidos grasos volátiles y almacenar estas fuentes de carbono simples intracelularmente como polihidroxialcanoatos (PHA). Al mismo tiempo, el polifosfato intracelular se degrada para formar ATP, liberando fosfato en el medio. Durante la fase aeróbica posterior, los PHA se utilizan para la producción de energía y el fosfato se absorbe del medio para formar polifosfato. [1] [12] La reconstrucción genómica de un reactor EBPR enriquecido con CAP IIA reveló que contenía dos tipos diferentes de transportadores de fosfato, los transportadores Pst de alta afinidad y Pit de baja afinidad, además de utilizar la vía de degradación del glucógeno de Embden-Meyerhof (EM). [9] Además, el genoma de CAP IIA contiene genes de fijación de nitrógeno y CO2 , lo que indica que CAP se ha adaptado a entornos limitados en carbono y nitrógeno. Una discrepancia entre los datos genómicos y los datos de rendimiento del reactor fue la falta de un gen funcional de nitrato reductasa respiratoria. Trabajos anteriores habían demostrado que CAP podía utilizar nitrato como aceptor terminal de electrones, [13] pero los datos genómicos indican que el gen periplásmico de nitrato reductasa no podía funcionar en la cadena de transporte de electrones, ya que carecía de la subunidad necesaria de quinol reductasa. Para resolver estos problemas, se probaron los reactores EBPR a escala de laboratorio enriquecidos con CAP IA y CAP IIA para determinar sus capacidades de reducción de nitrato. [14] CAP IA pudo acoplar la reducción de nitrato a la captación de fosfato, mientras que CAP IIA, caracterizado genómicamente, no pudo.

Referencias

  1. ^ ab Seviour RJ, Mino T, Onuki M (abril de 2003). "La microbiología de la eliminación biológica de fósforo en sistemas de lodos activados". FEMS Microbiol. Rev. 27 ( 1): 99–127. doi : 10.1016/s0168-6445(03)00021-4 . PMID  12697344.
  2. ^ Bond PL, Hugenholtz P, Keller J, Blackall LL (1995). "Estructuras de la comunidad bacteriana de lodos activados que eliminan y no eliminan fosfatos de reactores discontinuos de secuenciación". Appl Environ Microbiol . 61 (5): 1910–1916. Bibcode :1995ApEnM..61.1910B. doi :10.1128/aem.61.5.1910-1916.1995. PMC 167453 . PMID  7544094. 
  3. ^ Hesselmann RP, Werlen C, Hahn D, van der Meer JR, Zehnder AJ (septiembre de 1999). "Enriquecimiento, análisis filogenético y detección de una bacteria que realiza una eliminación mejorada de fosfato biológico en lodos activados". Syst Appl Microbiol . 22 (3): 454–465. doi :10.1016/s0723-2020(99)80055-1. PMID  10553298.
  4. ^ Crocetti GR, Hugenholtz P, Bond PL, Schuler A, Keller J, Jenkins D, Blackall LL (2000). "Identificación de organismos que acumulan polifosfato y diseño de sondas dirigidas por ARNr 16S para su detección y cuantificación". Appl Environ Microbiol . 66 (3): 1175–1182. Código Bibliográfico :2000ApEnM..66.1175C. doi :10.1128/aem.66.3.1175-1182.2000. PMC 91959 . PMID  10698788. 
  5. ^ He S, Gall DL, McMahon KD (2007). "Estructura de la población de "Candidatus Accumulibacter" en lodos con eliminación biológica mejorada de fósforo, según lo revelado por los genes de la polifosfato quinasa". Appl Environ Microbiol . 73 (18): 5865–5874. Bibcode :2007ApEnM..73.5865H. doi :10.1128/AEM.01207-07. PMC 2074919 . PMID  17675445. 
  6. ^ Wang Q, Shao Y, Huong VT, Park WJ, Park JM, Jeon CO (2008). "Estructura de población a escala fina de Accumulibacter phosphatis en lodos mejorados para eliminación biológica de fósforo". J Microbiol Biotechnol . 18 (7): 1290–1297. PMID  18667859.
  7. ^ Peterson SB, Warnecke F, Madejska J, McMahon KD, Hugenholtz P (2008). "Distribución ambiental y biología poblacional de Candidatus Accumulibacter, un agente primario de eliminación biológica de fósforo". Environ. Microbiol . 10 (10): 2692–2703. doi :10.1111/j.1462-2920.2008.01690.x. PMC 2561248 . PMID  18643843. 
  8. ^ Lu H, Oehmen A, Virdis B, Keller J, Yuan Z (2006). "Obtención de cultivos altamente enriquecidos de fosfatos de Candidatus Accumulibacter mediante fuentes de carbono alternas". Water Res . 40 (20): 3838–3848. doi :10.1016/j.watres.2006.09.004. PMID  17070894.
  9. ^ ab García Martín H, Ivanova N, Kunin V, Warnecke F, Barry KW, McHardy AC, Yeates C, He S, Salamov AA, Szeto E, Dalin E, Putnam NH, Shapiro HJ, Pangilinan JL, Rigoutsos I, Kyrpides NC , Blackall LL, McMahon KD, Hugenholtz P (2006). "Análisis metagenómico de dos comunidades de lodos de eliminación biológica mejorada de fósforo (EBPR)". Nat. Biotecnología. (Manuscrito enviado). 24 (10): 1263–1269. doi :10.1038/nbt1247. PMID  16998472. S2CID  561980.
  10. ^ Wilmes P, Wexler M, Bond PL (2008). "La metaproteómica proporciona información funcional sobre el tratamiento de aguas residuales con lodos activados". PLOS ONE . ​​3 (3): e1778. Bibcode :2008PLoSO...3.1778W. doi : 10.1371/journal.pone.0001778 . PMC 2289847 . PMID  18392150.  Icono de acceso abierto
  11. ^ He S, Kunin V, Haynes M, Martin HG, Ivanova N, Rohwer F, Hugenholtz P, McMahon KD (2010). "Análisis de matriz metatranscriptómica de lodos mejorados de eliminación biológica de fósforo enriquecidos con 'Candidatus Accumulibacter phosphatis'". Environ. Microbiol . 12 (5): 1205–1217. doi :10.1111/j.1462-2920.2010.02163.x. PMID  20148930.
  12. ^ Oehmen A, Lemos PC, Carvalho G, Yuan Z, Keller J, Blackall LL, Reis MA (junio de 2007). "Avances en la eliminación mejorada de fósforo biológico: de escala micro a macro". Water Res . 41 (11): 2271–2300. doi :10.1016/j.watres.2007.02.030. PMID  17434562.
  13. ^ Kong Y, Nielsen JL, Nielsen PH (2004). "Estudio microautorradiográfico de bacterias acumuladoras de polifosfato relacionadas con Rhodocyclus en plantas biológicas de eliminación de fósforo mejoradas a gran escala". Appl Environ Microbiol . 70 (9): 5383–5390. Bibcode :2004ApEnM..70.5383K. doi :10.1128/AEM.70.9.5383-5390.2004. PMC 520863 . PMID  15345424. 
  14. ^ Flowers JJ, He S, Yilmaz S, Noguera DR, McMahon KD (2009). "Capacidades de desnitrificación de dos lodos de eliminación biológica de fósforo dominados por diferentes clados de "Candidatus Accumulibacter"". Environ Microbiol Rep . 1 (6): 583–588. doi :10.1111/j.1758-2229.2009.00090.x. PMC 2929836 . PMID  20808723.