Dehalococcoides es un género de bacterias dentro de la clase Dehalococcoidia que obtienen energía a través de la oxidación de hidrógeno y la posterior deshalogenación reductora de compuestos orgánicos halogenados en un modo de respiración anaeróbica llamado respiración organohaluro. [1] Son bien conocidos por su gran potencial para remediar etenos halogenados y aromáticos. Son las únicas bacterias conocidas por transformar dioxinas altamente cloradas, PCB. Además, son las únicas bacterias conocidas que transforman el tetracloroeteno ( percloroeteno , PCE) en eteno.
Dehalococcoides | |
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clasificación cientifica | |
Dominio: | |
Filo: | |
Clase: | Dehalococcoidia |
Género: | Dehalococcoides Maymo-Gatell et al. 1997 |
Especies | |
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Microbiología
El primer miembro del género Dehalococcoides se describió en 1997 como Dehalococcoides ethenogenes cepa 195. Los miembros adicionales de Dehalococcoides se describieron más tarde como cepas CBDB1, [2] BAV1, FL2, VS y GT. En 2012, todas las cepas de Dehalococcoides aún aisladas se resumieron bajo el nuevo nombre taxonómico D. mccartyi . [3]
Ocupaciones
Los deshalococoides son bacterias que respiran obligatoriamente organohaluros , [3] lo que significa que solo pueden crecer mediante el uso de compuestos halogenados como aceptores de electrones. Actualmente, el hidrógeno (H 2 ) se considera a menudo como el único donante de electrones conocido que apoya el crecimiento de las bacterias dehalococcoides . [4] [5] [6] Sin embargo, los estudios han demostrado que la utilización de varios donantes de electrones como el formiato , [7] y el metil viológeno , [5] también han sido eficaces para promover el crecimiento de varias especies de deshalococoides . Para realizar procesos de deshalogenación reductiva, los electrones se transfieren de los donantes de electrones a través de deshidrogenasas y, en última instancia, se utilizan para reducir los compuestos halogenados, [3] muchos de los cuales son sustancias químicas sintetizadas por humanos que actúan como contaminantes . [8] Además, se ha demostrado que la mayoría de las actividades de deshalogenasa reductora se encuentran dentro de los componentes extracelulares y membranosos de D. ethenogenes , lo que indica que los procesos de decloración pueden funcionar de forma semiindependiente de los sistemas intracelulares. [5] Actualmente, todas las cepas de dehalococcoides conocidas requieren acetato para producir material celular, sin embargo, los mecanismos subyacentes no se comprenden bien ya que parecen carecer de enzimas fundamentales que completen los ciclos de biosíntesis que se encuentran en otros organismos. [6]
Los deshalococoides pueden transformar muchos compuestos altamente tóxicos y / o persistentes. Esto incluye tetracloroeteno (PCE) y tricloroeteno (TCE) que se transforman en eteno no tóxico y dioxinas cloradas, cloruro de vinilo , bencenos, bifenilos policlorados (PCB), fenoles y muchos otros contaminantes aromáticos. [9] [10] [11]
Aplicaciones
Los deshalococoides pueden transformar de forma única muchos compuestos altamente tóxicos y / o persistentes que no son transformados por ninguna otra bacteria conocida, además de los compuestos halogenados que utilizan otros respiradores de organohaluros comunes. [8] [12] Por ejemplo, compuestos comunes como dioxinas cloradas , bencenos , PCB , fenoles y muchos otros sustratos aromáticos pueden reducirse a formas químicas menos dañinas. [8] Sin embargo, Dehalococcoides son actualmente el único conocido decloración bacterias con la capacidad única para degradar la muy recalcitrante , tetracloroeteno (PCE) y tricholoroethene (TCE) compuestos en formas menos tóxicas que son más adecuados para las condiciones ambientales, y de este modo utilizado en biorremediación . [8] [13] [7] Su capacidad para crecer mediante el uso de contaminantes les permite proliferar en suelos o aguas subterráneas contaminados, lo que ofrece una promesa para los esfuerzos de descontaminación in situ .
El proceso de transformación de contaminantes halogenados en compuestos no tóxicos involucra diferentes enzimas reductoras. La cepa BAV1 de D. mccartyi puede reducir el cloruro de vinilo , un contaminante tóxico que generalmente se origina en los vertederos, a eteno mediante el uso de una reductasa de cloruro de vinilo especial que se cree que está codificada por el gen bvcA . [14] También se ha identificado una deshalogenasa reductora de clorobenceno en la cepa CBDB1. [15]
Varias empresas en todo el mundo ahora usan Dehalococcoides, que contienen cultivos mixtos, en esfuerzos comerciales de remediación. En cultivos mixtos, otras bacterias presentes pueden aumentar el proceso de deshalogenación al producir productos metabólicos que pueden ser utilizados por Dehalococcoides y otros involucrados en el proceso de degradación. [9] [16] Por ejemplo, Dehalococcoides sp. La cepa WL puede trabajar junto con Dehalobacter de manera escalonada para degradar el cloruro de vinilo: Dehalobacter convierte el 1,1,2-TCA en cloruro de vinilo, que posteriormente es degradado por los Dehalococcoides . [17] Además, se necesita la adición de aceptores de electrones, que son convertidos en hidrógeno in situ por otras bacterias presentes, que luego pueden ser utilizadas como fuente de electrones por Dehalococcoides. [12] [9] Se ha documentado que se ha utilizado como sustrato MEAL (una mezcla de metanol, etanol, acetato y lactato). [18] En los EE.UU., BAV1 fue patentado para el in situ decloración reductiva de cloruros de vinilo y dichloroethenes en 2007. [19] D. mccartyi en decloración de alta densidad bioflocs también se han utilizado en ex situ biorremediación. [20]
Aunque se ha demostrado que los deshalococcoides reducen contaminantes como el PCE y el TCE, parece que las especies individuales tienen varias capacidades de decloración que contribuyen al grado en que se reducen estos compuestos. Esto podría tener implicaciones sobre los efectos de las tácticas de biorremediación. [13] Por ejemplo, determinadas cepas de deshalococoides han mostrado preferencia por producir intermedios cancerígenos más solubles, como los isómeros de 1,2-dicloroeteno y el cloruro de vinilo, que contrastan con los objetivos de biorremediación, principalmente debido a su naturaleza nociva. [4] [8] Por lo tanto, un aspecto importante de las tácticas de biorremediación actuales implica la utilización de múltiples organismos declorantes para promover relaciones simbióticas dentro de un cultivo mixto para asegurar la reducción completa a eteno menos tóxico. [13] Como resultado, los estudios se han centrado en las vías metabólicas y los factores ambientales que regulan los procesos deshalogenativos reductores con el fin de implementar mejor los deshalococcoides para las tácticas de biorremediación. [8]
Sin embargo, no todos los miembros de Dehalococcoides pueden reducir todos los contaminantes halogenados. Ciertas cepas no pueden usar PCE o TCE como aceptores de electrones (por ejemplo, CBDB1) y algunas no pueden usar cloruro de vinilo como aceptor de electrones (por ejemplo, FL2). [14] Los trenes 195 y SFB93 de D. mccartyi son inhibidos por altas concentraciones de acetileno (que se acumula en sitios de aguas subterráneas contaminadas como resultado de la degradación del TCE) a través de cambios en la expresión genética que probablemente interrumpen la función normal de la cadena de transporte de electrones. [9] Al seleccionar cepas de Dehalococcoides para uso de biorremediación, es importante considerar sus capacidades metabólicas y su sensibilidad a diferentes sustancias químicas.
Genomas
Varias cepas de Dehalococcoides sp. ha sido secuenciado. [21] [22] [23] Contienen entre 14 y 36 operones homólogos de deshalogenasa reductora (rdh), cada uno de los cuales consta de un gen para las deshalogenasas activas (rdhA) y un gen para un ancla de membrana putativo (rdhB). La mayoría de los rdh-operones en los genomas de Dehalococcoides están precedidos por un gen regulador, ya sea del tipo marR (rdhR) o de un sistema de dos componentes (rdhST). Los deshalococcoides tienen genomas muy pequeños de aproximadamente 1.4-1.5 millones de pares de bases. Este es uno de los valores más pequeños para los organismos de vida libre.
Bioquímica
Las cepas de Dehalococcoides no parecen codificar quinonas, pero respiran con una nueva cadena de transporte de electrones unida a proteínas. [24]
Ver también
- Bioaumentación
- Biorremediación
- Bioestimulación
Referencias
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enlaces externos
- Referencias de PubMed para Dehalococcoides
- Referencias de PubMed Central para Dehalococcoides
- Referencias de Google Académico para Dehalococcoides
- Página de taxonomía NCBI para Dehalococcoides
- Búsqueda de páginas de taxonomía del Árbol de la vida para Dehalococcoides
- Búsqueda de la página Species2000 para Dehalococcoides
- Página de MicrobeWiki para Dehalococcoides
- Página LPSN para Dehalococcoides