Haloferax volcanii es una especie de organismo del género Haloferax en Archaea .
Haloferax volcanii | |
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Haloferax volcanii cultivado en condiciones de laboratorio y fotografiado utilizando un microscopio de contraste de fase | |
clasificación cientifica | |
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Especies: | H. volcanii |
Nombre binomial | |
Haloferax volcanii (Mullakhanbhai y Larsen, 1975) Torreblanca et al., 1986 |
Descripción y significado
El microbiólogo Benjamin Elazari Volcani descubrió por primera vez Haloferax volcanii , un extremófilo autodenominado, en la década de 1930. H. volcanii es una arqueona mesófila halófila que puede aislarse de ambientes hipersalinos como: el Mar Muerto, el Gran Lago Salado y ambientes oceánicos con altos concentrados de cloruro de sodio. Haloferax volcanii es digno de mención porque se puede cultivar sin mucha dificultad, algo raro en un extremófilo. H. volcanii es quimioorganotrófico, metaboliza azúcares como fuente de carbono. [1] Es principalmente aeróbico, pero es capaz de realizar una respiración anaeróbica en condiciones anóxicas. [2] Recientemente, investigadores de la Universidad de California, Berkeley, estudiaron un aislado de esta especie como parte de un proyecto sobre la supervivencia de las haloarchaea en Marte.
Estructura del genoma
El genoma de H. volcanii consta de un cromosoma grande (4 Mb ) de múltiples copias y varios megaplasmidos. El genoma completo, DS2, de H. volcanii consta de aproximadamente 4130 genes. [3]
El genoma se ha secuenciado completamente y en 2010. [4] La biología molecular de H. volcanii se ha estudiado extensamente durante la última década con el fin de descubrir más sobre la replicación del ADN, la reparación del ADN y la síntesis del ARN. Las proteínas de arqueas utilizadas en estos procesos son extremadamente similares a las proteínas eucariotas y, por lo tanto, se estudian principalmente como un sistema modelo para estos organismos. H. volcanii sufre una prolífica transferencia de genes horizontal a través de un mecanismo de "apareamiento": fusión celular.
Estructura y metabolismo celular
La reproducción entre H. volcanii ocurre asexualmente por fisión binaria. Esta práctica es similar a la de otras Archaea y, de hecho, a la de las bacterias.
Las células de H. volcanii no tienen pared celular y, como muchas arqueas, utilizan su capa S exterior como estructura. Un arqueón de H. volcanii individual puede variar de 1 a 3 micrómetros de diámetro. [5] Por lo general, son reconocibles por su forma "crujiente", pero son algo pleiomórficos, por lo que se pueden ver en otras formas, incluido el cocoide.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/b/b6/Haloferax_volcanii.png/220px-Haloferax_volcanii.png)
Las membranas de este organismo están formadas por los típicos lípidos de membrana unidos por éter que se encuentran únicamente en las arqueas y también contienen un alto nivel de carotenoides, incluido el licopeno, que les da su distintivo color rojo.
H. volcanii usa un método de sal para mantener la ósmostasis, en lugar del método típico de solutos compatibles que se observa en las bacterias. Este método implica el mantenimiento de un alto grado de iones de potasio en la célula para equilibrar los iones de sodio en el exterior. Por esta razón, H. volcanii tiene un sistema de regulación de iones complejo y es quimioautótrofo.
H. volcanii crecerá de manera óptima a 42 ° C en NaCl 1,5-2,5 M y un medio nutritivo complejo. Todavía crecerá a 37 ° C, pero aún requiere el NaCl concentrado y el medio complejo. [3]
Debido a la sal en el método, las proteínas citoplasmáticas se estructuran para plegarse en presencia de altas concentraciones iónicas. Como tales, normalmente tienen un gran número de residuos cargados en la sección exterior de la proteína y residuos muy hidrófobos que forman un núcleo. Esta estructura aumenta considerablemente su estabilidad en ambientes salinos e incluso de alta temperatura, pero tiene cierta pérdida de procesividad en comparación con los homólogos bacterianos.
H. volcanii respira como su única fuente de ATP, a diferencia de otras halobateriacae, como Halobacterium salinarum , son incapaces de fotofosforilación porque carecen de la bacteriorrodopsina necesaria .
Ecología
Los aislamientos de H. volcanii se encuentran comúnmente en ambientes acuáticos de alta salinidad, como el Mar Muerto. Su función precisa en el ecosistema es incierta, pero los carbohidratos contenidos en estos organismos potencialmente sirven para muchos propósitos prácticos. Debido a su capacidad para mantener la homeostasis a pesar de la sal que los rodea, H. volcanii podría ser un actor importante en los avances de la biotecnología. Como es probable que H. volcanii y especies comparables se encuentren entre los primeros organismos vivos, también proporcionan información relacionada con la genética y la evolución. [6]
Mar Muerto
El Mar Muerto contiene una concentración muy alta de sales de sodio, magnesio y calcio. Esta combinación hace del mar un entorno ideal para extremófilos como H. volcanii. [7] El Mar Muerto tiene una comunidad diversa de microorganismos, aunque las pruebas de campo completadas por Kaplan y Friedman informaron que H.volcanii tenía la mayor presencia numérica dentro de la comunidad. [8] Es común encontrar un mayor número de halófilos durante el verano, ya que el Mar Muerto es mucho más cálido, con un promedio de 37 grados Celsius y, por lo tanto, más propicio para la proliferación de bacterias. [9] Desafortunadamente, el Mar Muerto se está volviendo menos hospitalario para los extremófilos como H. volcanii debido al aumento de la salinidad, que se atribuye tanto a factores naturales como a actividades humanas. Como ambiente predominante para Haloferax volcanii , el cambio en la salinidad pone a la especie en riesgo.
Daño y reparación del ADN
En los procariotas, el genoma del ADN está organizado en una estructura dinámica, el nucleoide, que está incrustado en el citoplasma. La exposición de Haloferax volcanii a tensiones que dañan el ADN provocan la compactación y reorganización del nucleoide. [10] La compactación depende del complejo proteico Mre11-Rad50 que se emplea en la reparación recombinacional homóloga de roturas de doble hebra del ADN. Delmas et al. [10] propuso que la compactación de nucleoides es parte de una respuesta al daño del ADN que acelera la recuperación celular al ayudar a reparar las proteínas del ADN a localizar objetivos y al facilitar la búsqueda de secuencias de ADN intactas durante la recombinación homóloga.
Intercambio genético
Las células de H. volcanii pueden sufrir un proceso de intercambio genético por pares que implica la fusión celular que da como resultado una célula heterodiploide (que contiene dos cromosomas diferentes en una célula). [11] Las células de una especie relacionada, Haloferax mediterranei , pueden sufrir un intercambio genético similar entre sí. H. volcanii tiene una identidad de secuencia de nucleótidos promedio con H. mediterranei del 86,6%. Con una frecuencia reducida, las células de estas dos especies también pueden interactuar para experimentar un intercambio genético. [11] Durante este proceso se forma una célula diploide que contiene el repertorio genético completo de ambas células parentales, y se facilita la recombinación genética. Posteriormente, las células se separan dando lugar a células recombinantes.
Astrobiología
Las condiciones en las que sobrevive Haloferax volcanii , alta salinidad y alta radiación, son muy similares a las condiciones que se encuentran en la superficie de Marte. En consecuencia, el organismo se está utilizando actualmente para probar la capacidad de supervivencia de los extremófilos nativos de la Tierra en Marte. Los avances en este campo podrían conducir a una mayor comprensión de la posibilidad y la línea de tiempo de la vida extraterrestre. [12]
Ver también
Referencias
- ^ Oren, A. "El orden Halobacteriales". Los procariotas: un manual sobre la biología de las bacterias. 3ª ed. Nueva York: Springer. 2006. págs. 113-164.
- ^ Zaigler, A., Schuster, SC y Soppa, J. "Construcción y uso de un microarray de ADN de escopeta de cobertura única para caracterizar el metabolismo del arqueón Haloferax volcanii ". Microbiología molecular. 2003. Volumen 48, Número 4, págs. 1089-1105.
- ^ a b "UCSC Genome Browser Gateway" . archaea.ucsc.edu . Consultado el 20 de abril de 2017 .
- ^ Hartman, AL; Norais, C; Badger, JH; Delmas, S; Haldenby, S; Madupu, R; Robinson, J; Khouri, H; Ren, Q; Lowe, TM; Maupin-Furlow, J; Pohlschroder, M; Daniels, C; Pfeiffer, F; Allers, T; Eisen, JA (2010). "La secuencia completa del genoma de Haloferax volcanii DS2, un modelo de archaeon" . PLoS ONE . 5 (3): e9605. doi : 10.1371 / journal.pone.0009605 . PMC 2841640 . PMID 20333302 .
- ^ Garrity, GM, Castenholz, RW y Boone, DR (Eds.) Manual de Bergey de bacteriología sistémica, volumen uno: las arqueas y las bacterias fototróficas y de ramificación profunda. 2ª ed. Nueva York: Springer. 2001. p. 316.
- ^ Consulte la página web del NCBI sobre Haloferax . Datos extraídos del "Recursos de taxonomía NCBI" . Centro Nacional de Información Biotecnológica . Consultado el 19 de marzo de 2007 .
- ^ Oren, A. "Dinámica de la población de halobacterias en la columna de agua del Mar Muerto". Limnología y Oceanografía. 1983. Volumen 28, número 6, págs. 1094-1103.
- ^ MULLAKIIANBIIAI, MF Y H. LARSEN. 1975. Halobacterium volcanii spec. nov., una halobacteria del Mar Muerto con un requerimiento moderado de sal. Arco. Mikrobiol. 104: 207-214.
- ^ NEEV, D., ANI) K. 0. EMERY. 1967. El Mar Muerto - Procesos deposicionales y ambientes de evaporitas. Estado de Israel-Min. Desarrollar.-Gcol. Surv. Toro. 41.
- ^ a b Delmas, S; Duggin, IG; Allers, T (2013). " El daño del ADN induce la compactación de nucleoides a través del complejo Mre11-Rad50 en el archaeon Haloferax volcanii" . Mol Microbiol . 87 (1): 168–79. doi : 10.1111 / mmi.12091 . PMC 3565448 . PMID 23145964 .
- ^ a b Naor A, Lapierre P, Mevarech M, Papke RT, Gophna U (agosto de 2012). "Barreras de especies bajas en arqueas halófilas y la formación de híbridos recombinantes" . Curr. Biol . 22 (15): 1444–8. doi : 10.1016 / j.cub.2012.05.056 . PMID 22748314 .
- ^ DasSarma, S. "Los halófilos extremos son modelos para astrobiología". Revista de microbios. 2006. Volumen 1, No. 3, págs. 120-126.
Otras lecturas
- Carletti, Micaela; Martínez, María J .; Giménez, María I .; Sastre, Diego E .; Paggi, Roberto A .; De Castro, Rosana E. (junio de 2014). "La proteasa LonB controla la composición de los lípidos de la membrana y es esencial para la viabilidad en el haloarqueo extremófilo Haloferax volcanii" . Microbiología ambiental . 16 (6, Sp. Iss. SI): 1779–1792. doi : 10.1111 / 1462-2920.12385 . PMID 24428705 . Consultado el 11 de noviembre de 2014 .
- Chimileski, Scott; Franklin, Michael J; Papke, R Thane (14 de agosto de 2014). "Las biopelículas formadas por el arqueón Haloferax volcanii exhiben diferenciación celular y motilidad social, y facilitan la transferencia horizontal de genes" . Biología BMC . 12 : 65. doi : 10.1186 / s12915-014-0065-5 . PMC 4180959 . PMID 25124934 .
- Oren A, Ventosa A (2000). "Subcomité del Comité Internacional de Bacteriología Sistemática sobre la taxonomía de Halobacteriaceae. Actas de las reuniones, 16 de agosto de 1999, Sydney, Australia" . En t. J. Syst. Evol. Microbiol . 50 (3): 1405–1407. doi : 10.1099 / 00207713-50-3-1405 . PMID 10843089 .
- Parente, Juliana; Casabuono, Adriana; Ferrari, María; Paggi, Roberto; De Castro, Rosana; Cuoto, Alicia; Gimenez, Maria (18 de abril de 2014). "Una deleción del gen de la proteasa romboide afecta a un nuevo oligosacárido N-ligado a la glicoproteína de la capa S de Haloferax volcanii" . Revista de Química Biológica . 289 (16): 11304-11317. doi : 10.1074 / jbc.M113.546531 . PMC 4036268 . PMID 24596091 .
- Torreblanca M, Rodríguez-Valera F, Juez G, Ventosa A, Kamekura M, Kates M (1986). "Clasificación de halobacterias no alcalifílicas basada en taxonomía numérica y composición de lípidos polares, y descripción de Haloarcula gen. Nov. Y Haloferax gen.nov". Syst. Apl. Microbiol . 8 (1–2): 89–99. doi : 10.1016 / s0723-2020 (86) 80155-2 .
Libros científicos
- Gibbons, NE (1974). "Familia V. Halobacteriaceae fam. Nov." . En RE Buchanan; NE Gibbons (eds.). Manual de Bergey de bacteriología determinante (8ª ed.). Baltimore: Williams & Wilkins Co. ISBN 978-0-683-01117-3.
enlaces externos
- Tipo de cepa de Haloferax volcanii en Bac Dive - la base de metadatos de diversidad bacteriana