Deinococcus deserti es una bacteria Gram-negativa , con forma de bastón,que pertenece a las Deinococcaceae , un grupo de bacterias extremadamente radiotolerantes. D. deserti y otras Deinococcaceae exhiben una extraordinaria capacidad para soportar la radiación ionizante . [2]
Deinococcus deserti tiene en común con otros Deinococci un nucleoide altamente condensado, una alta relación Mn/Fe celular y varios de los genes asociados a la tolerancia a la radiación específicos de Deinococcus , por ejemplo, ddrA a ddrD, pprA e irrE. [3]
El genoma de D. deserti VCD115 está compuesto por cuatro replicones: un cromosoma principal (2,82 Mb) y tres plásmidos, P1 (325 kb), P2 (314 kb) y P3 (396 kb). [4]
Se aislaron dos cepas tolerantes a la radiación gamma y ultravioleta a partir de una mezcla de muestras de arena recolectadas en el desierto del Sahara en Marruecos y Túnez, después de la exposición de la arena a una radiación gamma de 15 kGy. Las cepas no crecieron en un medio rico como el caldo de soja tripticasa (TSB), pero sí crecieron como colonias blanquecinas en TSB diluido diez veces. Las propiedades genotípicas y fenotípicas permitieron la diferenciación de las especies reconocidas de Deinococcus . Por lo tanto, las cepas se identificaron como representantes de una nueva especie , para la que se propone el nombre Deinococcus deserti sp. nov. [5]
En D. deserti , los cromosomas con numerosas roturas de doble cadena inducidas por radiación o desecación pueden repararse en pocas horas . La extrema radiotolerancia de Deinococcaceae fue objeto de intensas investigaciones utilizando a D. radiodurans como modelo.
En las células sometidas a irradiación, la recombinasa del ADN, RecA, fue la primera proteína que se encontró fuertemente inducida. RecA es esencial para la radiotolerancia y para la fidelidad de la reparación del ADN y la estabilidad del genoma en D. radiodurans . Los mecanismos moleculares subyacentes a la reparación del ADN también se examinaron mediante transcriptómica, lo que llevó a la descripción de un repertorio de genes que responden a la irradiación gamma aguda, incluidos genes involucrados en la replicación , reparación y recombinación del ADN, metabolismo de la pared celular, transporte celular y muchos con funciones no caracterizadas.
En experimentos previos de microarrays con D. radiodurans , los cinco genes más radioinducidos fueron los genes específicos de Deinococcus ddrA , ddrB , ddrC , ddrD y pprA . Sus homólogos en D. deserti también estuvieron entre los más inducidos, lo que demuestra que no solo se conserva su presencia sino también su fuerte regulación positiva en respuesta al daño por radiación. [3]
Se ha identificado un motivo de respuesta a la radiación/desecación (RDRM) común de 17 pares de bases aguas arriba de un conjunto de genes inducidos por radiación, incluidos varios genes de reparación del ADN como recA , gyrA , uvrB y ssb , lo que sugiere firmemente la presencia de un regulón RDR que se conserva en las especies de Deinococcus . El gen irrE es esencial para la resistencia a la radiación y se requiere para la expresión inducida por radiación de recA y otros genes con un sitio RDRM (motivo de respuesta a la radiación/desecación) en D. radiodurans y D. deserti . DdrO podría ser el regulador global del regulón RDR, porque es el único gen regulador inducido y conservado precedido por un sitio RDRM en D. radiodurans, D. geothermalis y D. deserti . IrrE es una proteasa específica del sitio que escinde e inactiva el represor DdrO, lo que resulta en la expresión inducida de genes necesarios para la reparación del ADN y la supervivencia celular después de la exposición a la radiación. [6]
RecAC y RecAP son proteínas funcionales que permiten la reparación de daños masivos en el ADN tras la exposición de D. deserti a altas dosis de radiación gamma y ultravioleta. ImuY y DnaE2 están implicadas en la mutagénesis puntual inducida por rayos ultravioleta. [7]
La evolución de organismos capaces de sobrevivir a dosis de irradiación aguda de 15.000 Gy es difícil de explicar dada la aparente ausencia de hábitats altamente radiactivos en la Tierra a lo largo del tiempo geológico. Por lo tanto, parece más probable que la presión de selección natural para la evolución de bacterias resistentes a la radiación fuera la exposición crónica a formas no radiactivas de daño del ADN, en particular las promovidas por la desecación. [4]
La anotación precisa del genoma de sus 3455 genes se guió en la etapa de anotación primaria mediante un análisis exhaustivo del proteoma . Se descubrió un conjunto de 1348 proteínas después del crecimiento en condiciones estándar y el fraccionamiento del proteoma mediante cromatografía en fenil-Sepharosa .
En este estudio, se caracterizaron 664 péptidos N-terminales de 341 proteínas, lo que condujo a la validación de 278 y la corrección de 63 codones de inicio de la traducción en el genoma VCD115 de D. deserti . También se detectaron cuatro nuevos marcos de lectura abiertos en su genoma a través de la detección de firmas peptídicas para los polipéptidos correspondientes. Los péptidos se identificaron utilizando el motor de búsqueda MASCOT en una base de datos que consiste en una traducción de seis marcos de todo el genoma de D. deserti . Esta base de datos comprendía 65.801 secuencias de proteínas hipotéticas con una gran fracción de ORF cortos (el 68% de los ORF tienen menos de 80 residuos).
En esta etapa, 557 tienen firmas que coinciden con los extremos N de 278 proteínas diferentes previamente anotadas.
Se predijo que 1119 polipéptidos de D. deserti contendrían un péptido señal mediante redes neuronales o mediante enfoques de modelos ocultos de Markov .
Se identificaron con seguridad un total de 341 extremos N de proteínas en el proteoma marcado con TMPP de D. deserti . Entre ellos, 63 no se anotaron correctamente en la primera anotación del genoma de D. deserti y deberían modificarse en consecuencia. Se ha realizado una comparación entre las secuencias genéticas de los tres genomas de Deinococcus secuenciados . Se propone que se vuelvan a anotar los extremos N de 37 y 100 proteínas adicionales de los genomas de D. geothermalis y D. radiodurans , respectivamente. Al considerar los péptidos modificados con TMPP validados manualmente, se identificaron 664 firmas únicas para los extremos N con 398 secuencias trípticas y 266 secuencias quimotrípticas. Por lo tanto, se encontró que estas dos digestiones eran complementarias. El conjunto de datos de los extremos N corresponde al 10% del proteoma teórico. Probablemente aún haya que corregir una cantidad significativa de anotaciones erróneas. [8]