Rhodobacter sphaeroides es una especie de bacteria púrpura ; un grupo de bacterias que pueden obtener energía a través de la fotosíntesis . Sus mejores condiciones de crecimiento son la fototrofia anaeróbica ( fotoheterotrófica y fotoautotrófica ) y la quimioheterotrofia aeróbica en ausencia de luz. [1] R. sphaeroides también puede fijar nitrógeno . [2] Es notablemente diverso desde el punto de vista metabólico, ya que es capaz de crecer heterotróficamente a través de la fermentación y aeróbicos y anaeróbicos. respiración. Tal versatilidad metabólica ha motivado la investigación de R. sphaeroides como fábrica de células microbianas para aplicaciones biotecnológicas. [3]
Rhodobacter sphaeroides | |
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Especies: | R. sphaeroides |
Nombre binomial | |
Rhodobacter sphaeroides (van Niel, 1944) Imhoff et al., 1984 |
Rhodobacter sphaeroides se ha aislado de lagos profundos y aguas estancadas. [2]
Rhodobacter sphaeroides es uno de los organismos más importantes en el estudio de la fotosíntesis bacteriana. No requiere condiciones inusuales para su crecimiento y es increíblemente eficiente . La regulación de su maquinaria fotosintética es de gran interés para los investigadores, ya que R. sphaeroides tiene un intrincado sistema para detectar las tensiones de O 2 . [4] Además, cuando se expone a una reducción en la presión parcial de oxígeno, R. sphaeroides desarrolla invaginaciones en su membrana celular. El aparato fotosintético está alojado en estas invaginaciones. [4] Estas invaginaciones también se conocen como cromatóforos.
El genoma de R. sphaeroides también es algo intrigante. Tiene dos cromosomas, uno de 3 Mb (CI) y uno de 900 Kb (CII), y cinco plásmidos naturales. Muchos genes están duplicados entre los dos cromosomas, pero parecen estar regulados de forma diferencial. Además, muchos de los marcos de lectura abiertos (ORF) en CII parecen codificar proteínas de función desconocida. Cuando se alteran los genes de función desconocida en la CII, se producen muchos tipos de auxotrofia, lo que enfatiza que la CII no es simplemente una versión truncada de la CI. [5]
ARN pequeño no codificante
Se han identificado pequeños ARN bacterianos como componentes de muchas redes reguladoras. Se identificaron experimentalmente veinte ARNs en esferoides de Rhodobacter, y se demostró que los abundantes se veían afectados por la exposición al oxígeno singlete ( 1 O 2 ). [6] El 1 O 2, que genera estrés fotooxidativo, es producido por bacterioclorofila al exponerse al oxígeno y la luz. Uno de los 1 O 2 inducida sRNAs SoRy ( 1 O 2 resistencia RNA Y) ha demostrado ser inducida bajo varias condiciones de estrés y la resistencia contra conferida 1 O 2 al afectar a un transportador de metabolito. [7] SorX es el segundo ARNs inducido por 1 O 2 que contrarresta el estrés oxidativo al dirigirse al ARNm para un transportador. También tiene un impacto en la resistencia a los hidroperóxidos orgánicos . [8] Se ha demostrado que un grupo de cuatro ARNs homólogos llamados CcsR para ARN inducido por estrés con motivo CCUCCUCCC conservado también desempeña un papel en la resistencia al estrés fotooxidativo. [9] PcrZ (RNA Z de control de la fotosíntesis) identificado en R. sphaeroides, es un sRNA de acción trans que contrarresta la inducción de genes de fotosíntesis dependiente de redox , mediada por reguladores de proteínas. [10]
Metabolismo
R. sphaeroides codifica varias oxidasas terminales que permiten la transferencia de electrones al oxígeno y otros aceptores de electrones (por ejemplo, DMSO o TMAO ). [11] Por lo tanto, este microorganismo puede respirar en condiciones óxicas, microóxicas y anóxicas tanto en condiciones de luz como de oscuridad. Además, es capaz de aceptar una variedad de sustratos de carbono, incluidas moléculas C1 a C4, azúcares y ácidos grasos. [12] Varias vías para el catabolismo de la glucosa están presentes en su genoma, como la vía Embden-Meyerhof-Parnas (EMP), la vía Entner-Doudoroff (ED) y la vía de las pentosas fosfato (PP). [13] La vía de la DE es la vía glicolítica predominante en este microorganismo, [14] mientras que la vía EMP contribuye sólo en menor medida. [15] La variación en la disponibilidad de nutrientes tiene efectos importantes sobre la fisiología de esta bacteria. Por ejemplo, la disminución de las tensiones de oxígeno activa la síntesis de maquinaria fotosintética (incluidos fotosistemas, complejos de antenas y pigmentos). Además, el agotamiento del nitrógeno en el medio desencadena la acumulación intracelular de polihidroxibutirato , un polímero de reserva. [dieciséis]
Aplicaciones biotecnológicas
Existe un modelo metabólico a escala genómica para este microorganismo, [17] que puede usarse para predecir el efecto de las manipulaciones de genes en sus flujos metabólicos. Para facilitar la edición del genoma en esta especie, se desarrolló y amplió una herramienta de edición del genoma CRISPR / Cas9 [18] . [19] Además, la partición de los flujos intracelulares se ha estudiado en detalle, también con la ayuda de isotopómeros de 13 C-glucosa . [15] [20] En conjunto, estas herramientas se pueden emplear para mejorar R. sphaeroides como fábrica de células para biotecnología industrial . [3]
El conocimiento de la fisiología de R. sphaeroides permitió el desarrollo de procesos biotecnológicos para la producción de algunos compuestos endógenos. Estos son hidrógeno , polihidroxibutirato e isoprenoides (por ejemplo, coenzima Q10 y carotenoides ). Además, este microorganismo se utiliza también para el tratamiento de aguas residuales . El desprendimiento de hidrógeno se produce a través de la actividad de la enzima nitrogenasa , [21] mientras que los isoprenoides se sintetizan de forma natural a través de la vía endógena MEP . Esta vía nativa se ha optimizado mediante ingeniería genética para mejorar la síntesis de coenzima Q10 . [22] Alternativamente, la mejora de la síntesis de isoprenoides se obtuvo mediante la introducción de una vía heteróloga de mevalonato . [23] [16] La ingeniería impulsada por la biología sintética del metabolismo de R. sphaeroides , en combinación con el reemplazo funcional de la vía MEP con la vía del mevalonato , [24] permitió incrementar aún más la bioproducción de isoprenoides en esta especie. [25]
Nombre aceptado
- Rhodobacter sphaeroides (van Niel 1944) Imhoff et al., 1984 [26]
Sinónimos
- Rhodococcus minor Molisch 1907
- Rhodococcus capsulatus Molisch 1907
- Rhodosphaera capsulata (Molisch) Buchanan 1918
- Rhodosphaera minor (Molisch) Bergey et al. 1923
- Rhodorrhagus minor (Molisch) Bergey et al. 1925
- Rhodorrhagus capsulatus (Molisch) Bergey et al. 1925
- Rhodorrhagus capsulatus Bergey et al. 1939
- Rhodopseudomonas sphaeroides van Niel 1944
- Rhodopseudomonas spheroides van Niel 1944
- Rhodorrhagus spheroides (van Niel) Brisou 1955
Referencias
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Bibliografía
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enlaces externos
- Grabaciones de vídeo van R. sphaeroides
- Tipo de cepa de Rhodobacter sphaeroides en Bac Dive - la base de metadatos de diversidad bacteriana