Rhodoferax es un género de Betaproteobacteria perteneciente a las bacterias del azufre púrpura rophic . [1] Originalmente, las especies de Rhodoferax se incluyeron en el género Rhodocyclus como elgrupo similar a Rhodocyclus gelatinoso . [2] El género Rhodoferax se propuso por primera vez en 1991 para acomodar las discrepancias taxonómicas y filogenéticas que surgen de su inclusión en el género Rhodocyclus . [2] Rhodoferax comprende actualmente cuatro especies descritas: R. fermentans , R. antarcticus , R. ferrireducens yR. saidenbachensis . [1] [3] [4] R. ferrireducens , carece del carácter fototrófico típico común a otras dos especies de Rhodoferax . [3] Esta diferencia ha llevado a los investigadores a proponer la creación de un nuevo género, Albidoferax , para dar cabida a esta especie divergente. [5] El nombre del género se corrigió posteriormente a Albidiferax . Con base en características genotípicas y fenotípicas, A. ferrireducens fue reclasificado en el género Rhodoferax en 2014. [4] R. saidenbachensis, una segunda especie no fototrófica del género Rhodoferax fue descrita por Kaden et al. en 2014. [4]
Rhodoferax | |
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clasificación cientifica | |
Dominio: | Bacterias |
Filo: | Proteobacterias |
Clase: | Betaproteobacterias |
Pedido: | Burkholderiales |
Familia: | Comamonadaceae |
Género: | Rhodoferax Hiraishi y col. 1992 |
Especies | |
Taxonomía
Las especies de Rhodoferax son bacilos gramnegativos , con un diámetro de 0,5 a 0,9 µm con un solo flagelo polar. [1] Las dos primeras especies descritas para el género, R. fermentans y R. antarcticus , son fotoheterótrofos facultativos que pueden crecer anaeróbicamente cuando se exponen a la luz y aeróbicamente en condiciones de oscuridad a niveles atmosféricos de oxígeno. [1] R. ferrireducens es un anaerobio facultativo no fototrófico capaz de reducir el Fe (III) a temperaturas tan bajas como 4 ° C. [3] R. saidenbachensis crece estrictamente aeróbico y tiene una tasa muy baja de división celular. [4] Todas las especies de Rhodoferax poseen derivados de ubiquinona y rodoquinona con cadenas laterales isoprenoides de ocho unidades. [1] Los ácidos grasos dominantes en las células de Rhodoferax son el ácido palmitoleico (16: 1) y el ácido palmítico (16: 0), así como el ácido 3-OH octanoico (8: 0). [1] Los principales carotenoides que se encuentran en las especies fototróficas son el esferoideno, el OH-esferoideno y la espiriloxantina. [1]
Genomas
A partir de 2014, se han secuenciado tres genomas del género Rhodoferax . [6] [7] La secuenciación del genoma de R. ferrireducens T118 fue realizada por el Joint Genome Institute, y el ensamblaje se completó en 2005. [6] El genoma de R. ferrireducens contiene un cromosoma de 4,71 Mbp con 59,9% de contenido de GC y un Plásmido de 257 kpb con 54,4% de contenido de GC. [6] Tiene 4.169 genes que codifican proteínas, seis genes de ARNr y 44 genes de ARNt en el cromosoma, así como 75 pseudogenes . [6] El plásmido contiene 248 genes que codifican proteínas, un gen de tRNA y 2 pseudogenes. [6] El examen del genoma de R. ferrireducens indica que, aunque no puede crecer de forma autótrofa, están presentes varios genes asociados con la fijación de CO 2 . [6] El genoma contiene el gen de la subunidad grande ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa / oxigenasa (rubisco), mientras que falta la subunidad pequeña. [6] Hay otras enzimas del ciclo de Calvin presentes, pero faltan los genes de la fosfocetolasa y la sedoheptulosa-bisfosfatasa. [6] El genoma también contiene varios genes que sugieren que R. ferrireducens puede tener cierta capacidad para resistir la exposición a metaloides y metales pesados. [6] Estos genes incluyen una supuesta bomba de salida de arsenito y una arsenato reductasa, así como genes similares a los que se encuentran en organismos capaces de tolerar cobre, cromo, cadmio, zinc y cobalto. A pesar de su psicrotolerancia, el genoma parece carecer de las principales proteínas conocidas de choque frío. [6]
Otro genoma secuenciado del género Rhodoferax proviene de R. antarcticus . [7] Este genoma consta de un cromosoma de 3,8 Mbp con un contenido de GC del 59,1% y un plásmido de 198 kpb con un contenido de GC del 48,4%. [7] El cromosoma contiene 4.036 supuestos marcos de lectura abiertos (ORF) y el plásmido contiene 226 ORF. [7] Dentro del genoma hay 64 ARNt y tres genes de ARNr. [7] El análisis del genoma revela la presencia de dos formas de rubisco. [7] La presencia de dos formas puede permitir que R. antarcticus aproveche las concentraciones cambiantes de CO 2 . [7]
El tercer genoma de Rhodoferax , Rhodoferax saidenbachensis [4] , fue secuenciado por el Instituto Veterinario Sueco SVA. El contenido de GC del genoma de 4,26 Mb es del 60,9%. Hay 3949 genes que codifican proteínas, 46 tRNA y seis genes de rRNA en el genoma de la cepa de tipo R. sidenbachensis ED16 = DSM22694.
Hábitats
Las especies de Rhodoferax se encuentran con frecuencia en sistemas acuáticos estancados expuestos a la luz. [1] Los aislamientos de R. fermentans utilizados para la descripción del tipo del género se aislaron primero del agua de las acequias y del lodo activado. [2] Otros entornos de los que se ha aislado esta especie son el agua de los estanques y las aguas residuales. [1] [2] En el caso de R. antarcticus , las cepas se aislaron primero de las esteras microbianas recolectadas de estanques salinos en Cape Royds, Isla Ross, Antártida. [8] A diferencia de otras especies de Rhodoferax , donde las fuentes de aislamiento se expusieron a la luz, el aislamiento de R. ferrireducens no fototrófico se llevó a cabo utilizando sedimentos de acuíferos subterráneos anaeróbicos. [3]
Fisiología / bioquímica
El crecimiento de algunas especies de Rhodoferax puede ser apoyado por fotoorganotrofia anoxigénica, fermentación anaeróbica oscura o respiración aeróbica. [1] [2] [8] Las especies R. fermentans y R. antarcticus son capaces de crecimiento fototrófico utilizando fuentes de carbono como acetato, piruvato, lactato, succinato, malato, fumarato, glucosa, fructosa, citrato y aspartato. [1] [2] [8] El crecimiento anaeróbico a través de la fermentación del azúcar puede llevarse a cabo en la oscuridad mediante R. fermentans y es estimulado por la adición de bicarbonato. [1] [2] R. antarcticus aún no ha demostrado la capacidad de fermentar en condiciones anaeróbicas oscuras, pero es capaz de realizar quimioorganotrofia aeróbica. [1] [8] En contraste, R. ferrireducens no es capaz de fotoorganotrofia o fermentación, pero es capaz de crecimiento anaeróbico utilizando donantes de electrones orgánicos (es decir, acetato, lactato, propionato, piruvato, malato, succinato y benzoato) para reducir el Fe. (III) a Fe (II). [3] Las temperaturas de crecimiento de las especies de Rhodoferax oscilan entre 2 y 30 ° C. [1] [3] [8] R. fermentans es una especie mesófila con una temperatura de crecimiento óptima entre 25 y 30 ° C. [1] [2] Las otras tres especies, R. antarcticus , R. ferrireducens y R. saidenbachensis son especies psicrotolerantes con temperaturas óptimas de crecimiento superiores a 15 ° C, pero capaces de crecer a temperaturas cercanas a 0 ° C. [1] [3] [8]
Biotecnología
Actualmente, la investigación en el área de la energía sostenible está investigando la aplicación y el diseño de celdas de combustible microbianas (MFC) utilizando R. ferrireducens . [9] En un MFC, se proporciona una suspensión bacteriana con un compuesto reducido, que las bacterias utilizan como fuente de electrones. [9] Las bacterias metabolizan este compuesto y transportan los electrones liberados a través de sus redes respiratorias y finalmente los donan a un aceptor de electrones sintético, también conocido como ánodo. [9] Cuando se conecta a un cátodo, el metabolismo bacteriano del compuesto reducido genera electricidad y CO 2 . [9] La ventaja de los MFC sobre la generación de electricidad convencional es la conversión directa de energía química en electricidad, lo que mejora la eficiencia de conversión de energía. [9] Una característica única del uso de R. ferrireducens sobre otras bacterias es que muchas otras bacterias requieren la adición de un mediador para transportar los electrones desde las células bacterianas al ánodo. [9] Para R. ferrireducens , a través de una proteína de membrana desconocida, los electrones son transportados directamente desde la membrana al ánodo. [9]
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Imhoff, JF (2006). Las β-proteobacterias fototróficas . En The Prokaryotes (págs. 593-601). Springer Nueva York.
- ^ a b c d e f g h Hiraishi, A .; Hoshino, Y .; Satoh, T. (1991). " Rhodoferax fermentans gen. Nov., Sp. Nov., Una bacteria fototrófica púrpura sin azufre anteriormente conocida como grupo similar a Rhodocyclus gelatinosus ". Archivos de Microbiología . 155 (4): 330–336. doi : 10.1007 / bf00243451 .
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- ^ a b c d e Kaden, R .; Sproer, C .; Beyer, D .; Krolla-Sidenstein, P. (1 de abril de 2014). "Rhodoferax saidenbachensis sp. Nov., Una bacteria psicrotolerante, de crecimiento muy lento dentro de la familia Comamonadaceae, propuesta de posición taxonómica apropiada de Albidiferax ferrireducens cepa T118T en el género Rhodoferax y descripción modificada del género Rhodoferax" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 64 (Pt 4): 1186-1193. doi : 10.1099 / ijs.0.054031-0 . ISSN 1466-5026 .
- ^ Ramana, CV; Sasikala, C .; et al. (2009). " Albidoferax , un nuevo género de Comamonadaceae y reclasificación de Rhodoferax ferrireducens (Finneran et al. 2003) como Albidoferax ferrireducens comb. Nov " . La Revista de Microbiología General y Aplicada . 55 (4): 301-304. doi : 10.2323 / jgam.55.301 .
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