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Reducción disimilatoria de sulfatos

Descripción general de la reducción disimilatoria de sulfato realizada por microorganismos reductores de sulfato.

La reducción disimilatoria del sulfato es una forma de respiración anaeróbica que utiliza el sulfato como aceptor terminal de electrones para producir sulfuro de hidrógeno . Este metabolismo se encuentra en algunos tipos de bacterias y arqueas que a menudo se denominan organismos reductores de sulfato . El término " disimilatorio " se utiliza cuando el sulfuro de hidrógeno se produce en un proceso de respiración anaeróbica. Por el contrario, el término " asimilatorio " se utilizaría en relación con la biosíntesis de compuestos organosulfurados , aunque el sulfuro de hidrógeno puede ser un intermediario.

La reducción disimilatoria del sulfato se produce en cuatro pasos: [1]

  1. Conversión (activación) de sulfato a adenosina 5'-fosfosulfato (APS) a través de la sulfato adenililtransferasa
  2. Reducción de APS a sulfito mediante la adenilil-sulfato reductasa
  3. Transferencia del átomo de azufre del sulfito a la proteína DsrC creando un intermedio trisulfuro catalizado por DsrAB
  4. Reducción del trisulfuro a sulfuro y DsrC reducido a través de una enzima unida a la membrana, DsrMKJOP

Lo cual requiere el consumo de una sola molécula de ATP y la entrada de 8 electrones (e − ). [2] [3]

Los complejos proteicos responsables de estas conversiones químicas (Sat, Apr y Dsr) se encuentran en todos los organismos conocidos actualmente que realizan una reducción disimilatoria del sulfato. [4] Energéticamente, el sulfato es un mal aceptor de electrones para los microorganismos, ya que el par redox sulfato-sulfito es E 0' -516 mV, que es demasiado negativo para permitir la reducción por NADH o ferrodoxina , que son los principales mediadores electrónicos intracelulares. [5] Para superar este problema, el sulfato se convierte primero en APS por la enzima ATP sulfurilasa (Sat), a costa de una sola molécula de ATP . El par redox APS-sulfito tiene un E 0' de -60 mV, lo que permite que el APS se reduzca mediante NADH o ferrodoxina reducida utilizando la enzima adenilil-sulfato reductasa (Apr), que requiere la entrada de 2 electrones. [5] En el paso final, el sulfito es reducido por la sulfito reductasa disimilatoria (Dsr) para formar sulfuro, requiriendo la entrada de 6 electrones. [3]

Véase también

Referencias

  1. ^ Santos, AA; Venceslau, SS; Grein, F; Leavitt, WD; Dahl, C; Johnston, DT; Pereira, IA (18 de diciembre de 2015). "Un trisulfuro de proteína acopla la reducción disimilatoria del sulfato a la conservación de la energía". Science . 350 (6267): 1541–5. Bibcode :2015Sci...350.1541S. doi :10.1126/science.aad3558. PMID  26680199. S2CID  206643054.
  2. ^ Barton, Larry L.; Fardeau, Marie-Laure; Fauque, Guy D. (2014). "Capítulo 10. Sulfuro de hidrógeno: un gas tóxico producido por reducción disimilatoria de sulfato y azufre y consumido por oxidación microbiana ". En Peter MH Kroneck y Martha E. Sosa Torres (ed.). La biogeoquímica impulsada por metales de compuestos gaseosos en el medio ambiente . Iones metálicos en las ciencias de la vida. Vol. 14. Springer. págs. 237–277. doi :10.1007/978-94-017-9269-1_10. PMID  25416397.
  3. ^ ab Grein F, Ramos AR, Venceslau SS, Pereira IA (febrero de 2013). "Unificación de conceptos en respiración anaeróbica: perspectivas del metabolismo disimilatorio del azufre". Biochim. Biophys. Acta . 1827 (2): 145–60. doi : 10.1016/j.bbabio.2012.09.001 . PMID  22982583.
  4. ^ Pereira IA, Ramos AR, Grein F, Marques MC, da Silva SM, Venceslau SS (2011). "Un análisis genómico comparativo del metabolismo energético en bacterias y arqueas reductoras de sulfato". Front Microbiol . 2 : 69. doi : 10.3389/fmicb.2011.00069 . PMC 3119410 . PMID  21747791. 
  5. ^ ab Muyzer G, Stams AJ (junio de 2008). "La ecología y la biotecnología de las bacterias reductoras de sulfato". Nat. Rev. Microbiol . 6 (6): 441–54. doi :10.1038/nrmicro1892. PMID  18461075. S2CID  22775967.