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Pseudomonas putida

Pseudomonas putida es una bacteria del suelo saprófita , gramnegativa y con forma de bastón. [1] Tiene un metabolismo versátil y es susceptible a la manipulación genética, lo que la convierte en un organismo común utilizado en investigación, biorremediación y síntesis de sustancias químicas y otros compuestos.

La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ha incluido a la cepa P. putida KT2440 como certificada como de nivel 1 de seguridad del sistema huésped-vector (HV-1), lo que indica que su uso es seguro sin precauciones adicionales. [2] Por lo tanto, el uso de P. putida en muchos laboratorios de investigación es preferible a otras especies de Pseudomonas , como Pseudomonas aeruginosa , por ejemplo, que es un patógeno oportunista . [1]

Historia y filogenia

Con base en el análisis del ARNr 16S , se confirmó taxonómicamente que P. putida es una especie de Pseudomonas ( sensu stricto ) y se colocó, junto con varias otras especies, en el grupo P. putida , al que presta su nombre. [3] Sin embargo, el análisis filogenómico [4] [5] de genomas completos de todo el género Pseudomonas mostró claramente que los genomas que fueron nombrados como P. putida no formaron un clado monofilético , sino que se dispersaron y formaron un grupo evolutivo más amplio (el grupo putida) que también incluía otras especies, como P. alquilfenolia, P. alloputida, P. monteilii , P. cremoricolorata , P. fulva , P. parafulva , P. entomophila , P. mosselii , P. plecoglossicida y varias especies genómicas (nuevas especies que no están definidas válidamente). [6]

Una variedad de P. putida , llamada Pseudomonas multiplásmida que degrada hidrocarburos , es el primer organismo patentado en el mundo. Debido a que es un organismo vivo, la patente fue disputada y presentada ante la Corte Suprema de los Estados Unidos en el histórico caso judicial Diamond v. Chakrabarty , que ganó el inventor, Ananda Mohan Chakrabarty . Demuestra un metabolismo muy diverso , incluida la capacidad de degradar solventes orgánicos como el tolueno . [7] Esta capacidad se ha puesto en uso en la biorremediación , o el uso de microorganismos para degradar contaminantes ambientales.

Genómica

El recuento de proteínas y el contenido de GC de los (63) genomas que pertenecen al grupo evolutivo más amplio de P. putida (como se define por un análisis filogenómico de 494 genomas completos de todo el género Pseudomonas ) varía entre 3748-6780 (promedio: 5197) y entre 58,7-64,4% (promedio: 62,3%), respectivamente. [5] El proteoma central de los 63 genomas analizados (del grupo P. putida ) comprendía 1724 proteínas, de las cuales solo 1 proteína central era específica para este grupo, lo que significa que estaba ausente en todas las demás Pseudomonas analizadas . [5]

Reparación y prevención de daños en el ADN

El genoma de P. putita especifica enzimas que reparan los daños oxidativos del ADN ( guanina oxidada ) durante la fase estacionaria del crecimiento, evitando así la mutagénesis . [8] Las enzimas que participan en la eliminación de la guanina oxidada en el ADN de P. putata privado de carbono incluyen la glicosilasa MutY y la glicosilasa MutM . P. putita también especifica la enzima MutT, una pirofosfohidrolasa que convierte 8-oxodGTP en 8-oxodGMP para evitar que 8-oxodGTP sea utilizado como sustrato por la ADN polimerasa replicativa. [8]

Usos

Biorremediación

El metabolismo diverso de las cepas de tipo silvestre de P. putida puede aprovecharse para la biorremediación; por ejemplo, se ha demostrado en el laboratorio que funciona como un inoculante de suelo para remediar suelos contaminados con naftaleno . [9]

Pseudomonas putida es capaz de convertir el aceite de estireno en el plástico biodegradable PHA . [10] [11] Esto puede ser útil en el reciclaje efectivo de espuma de poliestireno , que de otro modo se consideraría no biodegradable.

Control biológico

Pseudomonas putida ha demostrado propiedades potenciales de biocontrol , como un antagonista eficaz de patógenos vegetales como Pythium aphanidermatum [12] y Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici . [13]

Firmas de uso de oligonucleótidos de laP. alloputidaGenoma KT2440

El uso de di- a pentanucleótidos y la lista de los octa- a tetradecanucleótidos más abundantes son medidas útiles de la firma genómica bacteriana. El cromosoma P. putida KT2440 se caracteriza por la simetría de la cadena y la paridad intracadena de oligonucleótidos complementarios. Cada tetranucleótido se presenta con una frecuencia similar en las dos cadenas. El uso de tetranucleótidos está sesgado por el contenido de G+C y las limitaciones fisicoquímicas como la energía de apilamiento de bases, el ángulo de torsión de la hélice de dinucleótidos o la flexibilidad de los trinucleótidos. Las 105 regiones con composición de oligonucleótidos atípica se pueden diferenciar por sus patrones de uso de oligonucleótidos en categorías de islas de genes adquiridos horizontalmente, genes multidominio o regiones antiguas como genes para proteínas ribosómicas y ARN. Una secuencia palindrómica extragénica específica de la especie es la repetición más común en el genoma que se puede explotar para la tipificación de cepas de P. putida . En la secuencia codificante de P. putida , LLL es el tripéptido más abundante. [14] El análisis filogenómico reclasificó la cepa KT2440 en una nueva especie Pseudomonas alloputida . [6]

Síntesis orgánica

La susceptibilidad de Pseudomonas putida a la manipulación genética ha permitido su uso en la síntesis de numerosos compuestos agrícolas y farmacéuticos orgánicos a partir de diversos sustratos. [15]

CBB5 y el consumo de cafeína

Pseudomonas putida CBB5, una variedad silvestre no modificada genéticamente que se encuentra en el suelo, puede vivir con cafeína y se ha observado que descompone la cafeína en dióxido de carbono y amoníaco. [16] [17]

Referencias

  1. ^ ab Whitman, William B; Rainey, Fred; Kämpfer, Peter; Trujillo, Marta; Chun, Jonsik; De Vos, Paul; Hedlund, Brian; Dedysh, Svetlana, eds. (17 de abril de 2015). Manual de sistemática de arqueas y bacterias de Bergey (1 ed.). Wiley. doi : 10.1002/9781118960608.gbm01210. ISBN 978-1-118-96060-8.
  2. ^ Kampers, Linde FC; Volkers, Rita JM; Martins dos Santos, Vitor AP (14 de junio de 2019). "Pseudomonas putida <scp>KT</scp> 2440 tiene certificación <scp>HV</scp> 1, no es <scp>GRAS</scp>". Biotecnología microbiana . 12 (5): 845–848. doi :10.1111/1751-7915.13443. ISSN  1751-7915. PMC 6680625 . PMID  31199068. 
  3. ^ Anzai; Kim, H; Park, JY; Wakabayashi, H; Oyaizu, H; et al. (julio de 2000). "Afiliación filogenética de las pseudomonas basada en la secuencia del ARNr 16S". Int J Syst Evol Microbiol . 50 (4): 1563–89. doi :10.1099/00207713-50-4-1563. PMID  10939664.
  4. ^ Keshavarz-Tohid, Vahid; Vacheron, Jordania; Dubost, Audrey; Prigent-Combaret, Claire; Taheri, Parissa; Tarighi, Saeed; Taghavi, Seyed Mohsen; Moënne-Loccoz, Yvan; Müller, Daniel (1 de julio de 2019). "La reevaluación genómica, filogenética y catabólica del clado de Pseudomonas putida respalda la delimitación de Pseudomonas alloputida sp. nov., Pseudomonas inefficax sp. nov., Pseudomonas persica sp. nov. y Pseudomonas shirazica sp. nov " (PDF) . Microbiología Sistemática y Aplicada . 42 (4): 468–480. doi : 10.1016/j.syapm.2019.04.004 . ISSN  0723-2020. PMID  31122691. S2CID  155282987.
  5. ^ abc Nikolaidis, Marios; Mossialos, Dimitris; Oliver, Stephen G.; Amoutzias, Grigorios D. (24 de julio de 2020). "El análisis comparativo de los proteomas centrales entre los principales grupos evolutivos de Pseudomonas revela adaptaciones específicas de especie para Pseudomonas aeruginosa y Pseudomonas chlororaphis". Diversidad . 12 (8): 289. doi : 10.3390/d12080289 . ISSN  1424-2818.
  6. ^ ab Keshavarz-Tohid; Vacheron, J; Dubost, A; Prigent-Combaret, C; Taheri, P; Tarighi, S; Taghavi, SM; Moënne-Loccoz, Y; Müller, D; et al. (mayo de 2019). "La reevaluación genómica, filogenética y catabólica del clado de Pseudomonas putida respalda la delimitación de Pseudomonas alloputida sp. nov., Pseudomonas inefficax sp. nov., Pseudomonas persica sp. nov. y Pseudomonas shirazica sp. nov". Sistema Appl Microbiol . 42 (Parte 1): 468–480. doi : 10.1016/j.syapm.2019.04.004 . Número de modelo: PMID  31122691. Número de modelo: S2CID  155282987.
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