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Clorobaculum tepidum

Chlorobaculum tepidum , anteriormente conocida como Chlorobium tepidum , [1] es una bacteria verde anaeróbica y termófila del azufre aislada por primera vez en Nueva Zelanda. [2] Sus células son bacilos gramnegativos e inmóviles de longitud variable. Contienen clorosomas [3] y bacterioclorofilas a y c. [4]

Hábitat natural y requisitos ambientales

Al igual que otras bacterias verdes del azufre, C. tepidum requiere luz y compuestos específicos para realizar la fotosíntesis anoxigénica . [3] C. tepidum se diferencia de otras bacterias verdes del azufre en que no puede usar fácilmente H2 o Fe2 + como donantes de electrones, dependiendo en su lugar de azufre elemental, sulfuro y tiosulfato. [5] [6] [7] Para cumplir con sus requisitos metabólicos, residen principalmente en entornos anaeróbicos ricos en azufre, como niveles anaeróbicos de lagos y lagunas estratificados , niveles anaeróbicos de esteras bacterianas orgánicas en capas y en aguas termales donde hay abundante azufre. [7] C. tepidum y otras bacterias verdes del azufre también juegan un papel importante dentro de los ciclos del carbono y el azufre . [7] Dentro del ciclo del azufre, contribuyen a la rama oxidativa oxidando compuestos de azufre reducidos. [8] Dentro de las capas de sedimentos anaeróbicos, C. tepidum puede acoplar el ciclo del carbono y el azufre de una manera metabólicamente favorable. [8]

Mecanismo fotosintético

Como se mencionó anteriormente, C. tepidum realiza fotosíntesis anoxigénica. Dentro de cada célula hay 200-250 clorosomas [3] que están unidos al lado citoplasmático de los centros de reacción insertados dentro de la membrana celular interna . [3] Los complejos de forma elipsoidal actúan como una antena de recolección de luz para capturar energía. [3] Dentro de cada clorosoma hay 215.000 ± 80.000 bacterioclorofila C [4] que actúan como moléculas de pigmento y absorben longitudes de onda de luz únicas en relación con su color. [4] C. tepidum contiene genes que juegan un papel importante en la metilación de los carbonos C-8 y C-12 de la bacterioclorofila C. Esta metilación permite que los niveles de BChl C fluctúen en respuesta a un cambio en la disponibilidad de luz, lo que resulta en una alta eficiencia de recolección de luz y permite que C. tepidum sobreviva en áreas de muy baja intensidad de luz. [9] [10] [11] La energía luminosa es recolectada por los clorosomas y utilizada junto con H 2 , compuestos de azufre reducido o hierro ferroso para realizar reacciones redox y proporcionar energía para fijar CO 2 a través del ciclo inverso del ácido tricarboxílico . [3]

Estructura del genoma

C. tepidum contiene un genoma que contiene 2,15 Mbp, dentro de él hay un total de 2.337 genes (de estos genes, hay 2.245 genes codificantes de proteínas y 56 genes codificantes de ARNt y ARNr ). [12] Su síntesis de clorofila a y bacterioclorofilas a y c lo convierten en un organismo modelo utilizado para dilucidar la biosíntesis de bacterioclorofilas c . [13] Presente en el genoma de C. tepidum hay una multitud de genes que protegen a la bacteria contra la presencia de oxígeno. El hecho de que una parte tan grande del genoma se utilice para codificar protecciones contra el oxígeno apunta a la posibilidad de que C. tepidum haya pasado un largo período de su historia evolutiva en proximidad al oxígeno y, por lo tanto, necesitaba vías que aseguraran que vivir en presencia de oxígeno no dañaría sustancialmente a la bacteria. [14] [15] Varias de sus vías metabólicas de carotenoides (incluida una nueva licopeno ciclasa ) tienen contrapartes similares en las cianobacterias . [16] [17]

Véase también

Referencias

  1. ^ Imhoff J (2003). "Taxonomía filogenética de la familia Chlorobiaceae sobre la base de secuencias de genes de ARNr 16S y fmo (proteína Fenna–Matthews–Olson)" (PDF) . Revista internacional de microbiología sistemática y evolutiva . 53 (parte 4): 941–951. doi :10.1099/ijs.0.02403-0. PMID  12892110.
  2. ^ Wahlund TM, Woese CR, Castenholz RW, Madigan MT (1991). "Una bacteria termófila verde del azufre de las aguas termales de Nueva Zelanda, Chlorobium tepidum sp. nov". Archivos de Microbiología . 156 (2): 81–90. Código Bibliográfico :1991ArMic.156...81W. doi :10.1007/BF00290978. ISSN  0302-8933. S2CID  22133132.
  3. ^ abcdef Frigaard NU, Chew AG, Li H, Maresca JA, Bryant DA (2003). "Chlorobium Tepidum: Perspectivas sobre la estructura, fisiología y metabolismo de una bacteria verde del azufre derivada de la secuencia completa del genoma". Photosynthesis Research . 78 (2): 93–117. Bibcode :2003PhoRe..78...93F. doi :10.1023/B:PRES.0000004310.96189.b4. ISSN  0166-8595. PMID  16245042. S2CID  30218833.
  4. ^ abc Montano GA, Bowen BP, LaBelle JT, Woodbury NW, et al. (octubre de 2003). "Caracterización de los clorosomas de Chlorobium tepidum: un cálculo de bacterioclorofila c por clorosoma y modelado de oligómeros". Biophysical Journal . 85 (4): 2560–2565. Bibcode :2003BpJ....85.2560M. doi :10.1016/S0006-3495(03)74678-5. PMC 1303479 . PMID  14507718. ProQuest  215720771. 
  5. ^ Levy AT, Lee KH, Hanson TE (2016). Parales RE (ed.). "Chlorobaculum tepidum modula la composición de aminoácidos en respuesta a la disponibilidad de energía, como se revela mediante una exploración sistemática del panorama energético de la oxidación fototrófica del azufre". Applied and Environmental Microbiology . 82 (21): 6431–6439. Bibcode :2016ApEnM..82.6431L. doi :10.1128/AEM.02111-16. ISSN  0099-2240. PMC 5066360 . PMID  27565613. 
  6. ^ Kushkevych I, Procházka J, Gajdács M, Rittmann SK, Vítězová M (15 de junio de 2021). "Fisiología molecular de bacterias anaeróbicas fototróficas de azufre púrpura y verde". Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 22 (12): 6398. doi : 10.3390/ijms22126398 . ISSN  1422-0067. PMC 8232776 . PMID  34203823. 
  7. ^ abc Li H, Jubelirer S, Garcia Costas AM, Frigaard NU, Bryant DA (2009). "Múltiples proteínas antioxidantes protegen a Chlorobaculum tepidum contra el oxígeno y las especies reactivas del oxígeno". Archivos de Microbiología . 191 (11): 853–867. Bibcode :2009ArMic.191..853L. doi :10.1007/s00203-009-0514-7. ISSN  0302-8933. PMID  19784828. S2CID  8881227.
  8. ^ ab Rodriguez J, Hiras J, Hanson TE (2011). "Oxidación de sulfito en Chlorobaculum Tepidum". Frontiers in Microbiology . 2 : 112. doi : 10.3389/fmicb.2011.00112 . ISSN  1664-302X. PMC 3119408 . PMID  21747809. 
  9. ^ Chew AG, Frigaard NU, Bryant DA (2007). "Las metiltransferasas de C-8 2 y C-12 1 de bacterioclorofilida son esenciales para la adaptación a la poca luz en Chlorobaculum tepidum". Journal of Bacteriology . 189 (17): 6176–6184. doi :10.1128/JB.00519-07. ISSN  0021-9193. PMC 1951906 . PMID  17586634. 
  10. ^ Morgan-Kiss RM, Chan LK, Modla S, Weber TS, Warner M, Czymmek KJ, Hanson TE (1 de enero de 2009). "Chlorobaculum tepidum regula la estructura y función del clorosoma en respuesta a la temperatura y la disponibilidad de donantes de electrones". Photosynthesis Research . 99 (1): 11–21. Bibcode :2009PhoRe..99...11M. doi :10.1007/s11120-008-9361-7. ISSN  1573-5079. PMID  18798007.
  11. ^ Shoji S, Mizoguchi T, Tamiaki H (2016). "Autoensamblajes in vitro de bacterioclorofilas-c de Chlorobaculum tepidum y sus nanoestructuras supramoleculares". Revista de fotoquímica y fotobiología A: Química . 331 : 190–196. doi :10.1016/j.jphotochem.2015.11.003. ISSN  1010-6030.
  12. ^ Eisen JA, Nelson KE, Paulsen IT, et al. (julio de 2002). "La secuencia completa del genoma de Chlorobium tepidum TLS, una bacteria fotosintética, anaeróbica y verde-azufre". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 99 (14): 9509–14. Bibcode :2002PNAS...99.9509E. doi : 10.1073/pnas.132181499 . PMC 123171 . PMID  12093901. 
  13. ^ N.-U. Frigaard, et al. (2006). B. Grimm, et al. (eds.). Clorofilas y bacterioclorofilas: bioquímica, biofísica, funciones y aplicaciones . Vol. 25. Springer. 201–221.
  14. ^ Harada J, Mizoguchi T, Tsukatani Y, Yokono M, Tanaka A, Tamiaki H (2014). "La clorofilida a oxidorreductasa funciona como una de las divinil reductasas específicamente implicadas en la biosíntesis de la bacterioclorofila a". Journal of Biological Chemistry . 289 (18): 12716–12726. doi : 10.1074/jbc.m113.546739 . ISSN  0021-9258. PMC 4007461 . PMID  24637023. 
  15. ^ Li H, Jubelirer S, Garcia Costas AM, Frigaard NU, Bryant DA (1 de noviembre de 2009). "Múltiples proteínas antioxidantes protegen a Chlorobaculum tepidum contra el oxígeno y las especies reactivas del oxígeno". Archivos de Microbiología . 191 (11): 853–867. Bibcode :2009ArMic.191..853L. doi :10.1007/s00203-009-0514-7. ISSN  1432-072X. PMID  19784828.
  16. ^ N.-U. Frigaard, et al. (2004). "Manipulación genética de la biosíntesis de carotenoides en la bacteria verde del azufre Chlorobium tepidum". Revista de bacteriología . 186 (16): 5210–5220. doi :10.1128/jb.186.16.5210-5220.2004. PMC 490927 . PMID  15292122. 
  17. ^ JA Maresca, et al. (2005). A. van der Est, D. Bruce (eds.). Fotosíntesis: aspectos fundamentales para las perspectivas globales . Allen Press. págs. 884–886.

Lectura adicional

Enlaces externos


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