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Metanocaldococcus jannaschii

Methanocaldococcus jannaschii (anteriormente Methanococcus jannaschii ) es una arquea metanogénica termófila de la clase Methanococci . Fue la primera arquea y el tercer organismo cuyo genoma completo fue secuenciado . [1] La secuenciación identificó muchos genes exclusivos de las arqueas. Muchas de las vías de síntesis de cofactores metanogénicos se determinaron bioquímicamente en este organismo, [2] al igual que varias otras vías metabólicas específicas de las arqueas.

Historia

Methanocaldococcus jannaschii fue aislado de un respiradero hidrotermal submarino en el Instituto Oceanográfico Woods Hole . [3] El respiradero hidrotermal estaba ubicado en la Dorsal del Pacífico Oriental , a una profundidad de 2600 m, cerca de la costa occidental de México. El material de la superficie se recolectó en una chimenea de " humo blanco " que reveló evidencia de que Methanocaldococcus jannaschii vivía en este hábitat extremo de temperaturas de 48 a 46 °C. Como muchos tipos de extremófilos , M. jannaschii posee la capacidad de adaptarse a altas temperaturas, alta presión y salinidad moderada. [4]

Secuenciación

Methanocaldococcus jannaschii fue secuenciado por un grupo en TIGR dirigido por Craig Venter [5] utilizando la secuenciación shotgun del genoma completo . M. jannaschii representó el primer miembro de Archaea en tener su genoma secuenciado. Según Venter, las características únicas del genoma proporcionaron una fuerte evidencia de que existen tres dominios de la vida . [5] Después de que M. jannaschii fuera secuenciado utilizando la secuenciación aleatoria del genoma completo, se determinaron varias características interesantes. Methanocaldococcus tiene un gran cromosoma circular que tiene 1,66 mega pares de bases de longitud con un contenido de G+C del 31,4%. La especie también tiene un gran extracromosoma circular y un pequeño extracromosoma circular. [6]

Taxonomía

Methanocaldoccus jannaschii es un miembro del género Methanocaldococcus (anteriormente una parte de Methanococcus ) y, por lo tanto, a veces se lo denomina metanógeno de "clase I" (por ejemplo, [1]).

Biología y bioquímica

Methanocaldococcus jannaschii es un metanógeno termófilo , lo que significa que crece produciendo metano como subproducto metabólico . Solo es capaz de crecer con dióxido de carbono e hidrógeno como fuentes de energía primaria, a diferencia de muchos otros metanococos (como Methanococcus maripaludis ) que también pueden usar formato como fuente de energía primaria. [3] El genoma incluye muchas hidrogenasas , como una hidrogenasa de 5,10-meteniltetrahidrometanopterina , [7] una hidrogenasa de ferredoxina (eha) y una hidrogenasa de coenzima F420 . [8]

Los estudios proteómicos mostraron que M. jannaschii contiene una gran cantidad de inteínas : 19 fueron descubiertas en un estudio. [9]

Se han descubierto muchas vías metabólicas nuevas en M. jannaschii , incluidas las vías de síntesis de muchos cofactores metanogénicos, [2] riboflavina , [10] y nuevas vías de síntesis de aminoácidos. [ cita requerida ] También se han estudiado muchas vías de procesamiento de información en este organismo, como una familia de ADN polimerasa específica de arqueas. [11] La información sobre las proteínas transmembrana de un solo paso de M. jannaschii se recopiló en la base de datos Membranome . [ cita requerida ]

Relevancia e investigación

Debido a la cantidad de información que se obtuvo de la secuenciación , se han desarrollado varios intereses de investigación. Un área de interés son las enzimas hipertermófilas que produce Methanococcus jannaschii con la esperanza de comprender la evolución de las enzimas o incluso los mecanismos catalíticos de las enzimas . La investigación sobre mutagénesis se ha centrado en ver si estas enzimas, que normalmente son óptimas a altas temperaturas, pueden ser igual de activas a bajas temperaturas. [12] M. jannaschii ha sido un sistema modelo para estudios genéticos in vivo. [13] Dado que M. jannaschii es un extremófilo, varios proyectos de investigación en astrobiología han comenzado a estudiar las bacterias productoras de metano. [14]

Referencias

  1. ^ Carol J. Bult; Owen White; Gary J. Olsen; Lixin Zhou; Robert D. Fleischmann; Granger G. Sutton; Judith A. Blake; Lisa M. FitzGerald; Rebecca A. Clayton; Jeannine D. Gocayne; Anthony R. Kerlavage; Brian A. Dougherty; Jean-Francois Tomb; Mark D. Adams; Claudia I. Reich; Ross Overbeek; Ewen F. Kirkness; Keith G. Weinstock; Joseph M. Merrick; Anna Glodek; John L. Scott; Neil SM Geoghagen; Janice F. Weidman; Joyce L. Fuhrmann; Dave Nguyen; Teresa R. Utterback; Jenny M. Kelley; Jeremy D. Peterson; Paul W. Sadow; Michael C. Hanna; Matthew D. Cotton; Kevin M. Roberts; Margaret A. Hurst; Brian P. Kaine; Mark Borodovsky; Hans-Peter Klenk; Claire M. Fraser; Hamilton O. Smith; Carl R. Woese; J. Craig Venter (1996). "Secuencia completa del genoma de la arquea metanogénica, Methanococcus jannaschii ". Science . 273 (5278): 1058–1073. Bibcode :1996Sci...273.1058B. doi :10.1126/science.273.5278.1058. PMID  8688087. S2CID  41481616.
  2. ^ ab Robert H. White (2001). "Biosíntesis de los cofactores metanogénicos". Vitaminas y hormonas . 61 : 299–337. doi :10.1016/s0083-6729(01)61010-0. ISBN 978-0-12-709861-6. Número de identificación personal  11153270.
  3. ^ ab WJ Jones; JA Leigh; F. Mayer; CR Woese; RS Wolfe (1983). " Methanococcus jannaschii sp. nov., un metanógeno extremadamente termófilo de un respiradero hidrotermal submarino". Archivos de Microbiología . 136 (4): 254–261. doi :10.1007/BF00425213. S2CID  33277659.
  4. ^ Tsoka, Sofía; Simón, David; Ouzounis, Christos A. (2004). "Reconstrucción metabólica automatizada para Methanococcus jannaschii". Arqueas . 1 (4): 223–229. doi : 10.1155/2004/324925 . ISSN  1472-3646. PMC 2685575 . PMID  15810431. 
  5. ^ por Nicholas Wade (23 de agosto de 1996). "Las profundidades marinas ofrecen una pista sobre el origen de la vida". New York Times .
  6. ^ Bult, Carol J.; White, Owen; Olsen, Gary J.; Zhou, Lixin; Fleischmann, Robert D.; Sutton, Granger G.; Blake, Judith A.; FitzGerald, Lisa M.; Clayton, Rebecca A.; Gocayne, Jeannine D.; Kerlavage, Anthony R.; Dougherty, Brian A.; Tomb, Jean-Francois; Adams, Mark D.; Reich, Claudia I. (23 de agosto de 1996). "Secuencia completa del genoma del Archaeon metanogénico, Methanococcus jannaschii". Science . 273 (5278): 1058–1073. doi :10.1126/science.273.5278.1058. ISSN  0036-8075.
  7. ^ Erica J. Lyon; Seigo Shima; Gerrit Buurman; Shantanu Chowdhuri; Alfred Batschauer; Klaus Steinbach; Rudolf K. Thauer (enero de 2004). "Inactivación de la hidrogenasa 'libre de metales' (Hmd) de arqueas metanogénicas mediante luz UV-A/azul". Revista Europea de Bioquímica . 271 (1): 195–204. doi : 10.1046/j.1432-1033.2003.03920.x . PMID  14686932.
  8. ^ Rudolf K. Thauer; Anne-Kristin Kaster; Meike Goenrich; Michael Schick; Takeshi Hiromoto; Seigo Shima (2010). "Hidrogenasas de arqueas metanogénicas, níquel, un nuevo cofactor y almacenamiento de H 2 ". Revisión anual de bioquímica . 79 : 507–536. doi :10.1146/annurev.biochem.030508.152103. PMID  20235826.
  9. ^ Wenhong Zhu; Claudia I. Reich; Gary J. Olsen; Carol S. Giometti; John R. Yates III (2004). "Proteómica de escopeta de Methanococcus jannaschii y conocimientos sobre la metanogénesis". Revista de investigación del proteoma . 3 (3): 538–548. doi :10.1021/pr034109s. PMID  15253435.
  10. ^ Ilka Haase; Simone Mortl; Peter Kohler; Adelbert Bacher; Markus Fischer (2003). "Biosíntesis de riboflavina en Archaea: 6,7-dimetil-8-ribitillumazina sintasa de Methanococcus jannaschii ". Revista europea de bioquímica . 270 (5): 1025-1032. doi :10.1046/j.1432-1033.2003.03478.x. PMID  12603336.
  11. ^ Yoshizumi Ishino; Kayoko Komori; Isaac noqueó a Cann; Yosuke Koga (1998). "Una nueva familia de ADN polimerasa encontrada en Archaea". Revista de Bacteriología . 180 (8): 2232–2236. doi :10.1128/JB.180.8.2232-2236.1998. PMC 107154 . PMID  9555910. 
  12. ^ Vieille, Claire; Zeikus, Gregory J. (marzo de 2001). "Enzimas hipertermófilas: fuentes, usos y mecanismos moleculares para la termoestabilidad". Microbiology and Molecular Biology Reviews . 65 (1): 1–43. doi :10.1128/mmbr.65.1.1-43.2001. ISSN  1092-2172. PMC 99017 . PMID  11238984. 
  13. ^ Tumbula, Debra L.; Whitman, William B. (julio de 1999). "Genética de Methanococcus: posibilidades de genómica funcional en Archaea". Microbiología molecular . 33 (1): 1–7. doi : 10.1046/j.1365-2958.1999.01463.x . ISSN  0950-382X.
  14. ^ Maus, Deborah; Heinz, Jacob; Schirmack, Janosch; Airo, Alessandro; Kounaves, Samuel P.; Wagner, Dirk; Schulze-Makuch, Dirk (8 de enero de 2020). "Las arqueas metanogénicas pueden producir metano en entornos análogos a Marte impulsados ​​por la deliquescencia". Scientific Reports . 10 (1): 6. doi :10.1038/s41598-019-56267-4. ISSN  2045-2322. PMC 6949245 . PMID  31913316. 

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