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Aquifex

Aquifex es un género bacteriano perteneciente al filo Aquificota . Existe una especie de Aquifex con un nombre válidamente publicado: A. pyrophilus ; sin embargo, a veces se con...

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Aquifex es un género bacteriano perteneciente al filo Aquificota . Existe una especie de Aquifex con un nombre válidamente publicado: A. pyrophilus ; sin embargo, a veces se considera a " A. aeolicus " como especie, aunque carece de validez como nombre, ya que no ha sido publicado de forma válida ni efectiva. Las especies de Aquifex son termófilas extremas y crecen mejor a temperaturas de entre 85°C y 95°C. Pertenecen al filo Bacteria, a diferencia de otros habitantes de ambientes extremos, las Archaea . [ 1 ]  

Las bacterias del género Aquifex tienen forma de bastón, miden entre 2 y 6 μm de largo , tienen un diámetro de aproximadamente 0,5  μm y son móviles. Son autótrofas Gram negativas , no formadoras de esporas . El nombre Aquifex significa "productor de agua" en latín, en referencia a que su respiración genera agua. Las bacterias Aquifex tienden a formar agregados celulares compuestos por hasta 100 células individuales.

Las especies de Aquifex son termófilas y suelen crecer cerca de volcanes submarinos o fuentes termales . [ 2 ] A. aeolicus requiere oxígeno para sobrevivir, pero puede crecer en niveles de oxígeno tan bajos como 7,5 ppm. A. pyrophilus incluso puede crecer anaeróbicamente reduciendo nitrógeno en lugar de oxígeno. Al igual que otras bacterias termófilas, Aquifex tiene importantes aplicaciones en procesos industriales.

Se ha completado el genoma de " A. aeolicus " [ 3 ] , [ 4 ]. Esto se facilitó gracias a que la longitud del genoma es aproximadamente un tercio de la longitud del genoma de E. coli . La comparación del genoma de A. aeolicus con el de otros organismos mostró que alrededor del 16% de sus genes se originaron en el dominio Archaea . Se cree que los miembros de este género son algunos de los primeros miembros del dominio eubacteria.

" A. aeolicus " fue descubierta al norte de Sicilia , mientras que A. pyrophilus fue hallada por primera vez justo al norte de Islandia .

Estructura del genoma

El genoma completo de A. aeolicus consta de 1.551.335 pares de bases con más de 1500 marcos de lectura abiertos (ORF) o secuencias codificantes cromosómicas. Una porción extremadamente grande (más del 90%) del genoma son regiones codificantes de proteínas y no hay repeticiones no codificantes significativas . Aunque el genoma de A. aeolicus es denso, muchas subunidades enzimáticas utilizadas para los procesos de respiración se encuentran en operones separados . Cualquier reparación del genoma es realizada por una proteína como la ADN polimerasa beta que se encuentra en la mayoría de los eucariotas. [ 3 ]

Metabolismo celular

Las vías de respiración y fijación de Aquifex utilizan rutas similares a las de otras bacterias autótrofas . La fijación de carbono se realiza mediante el ciclo de Krebs reductivo y forma acetil-CoA, así como muchos otros materiales biosintéticos. Muchas bacterias utilizan productos del ciclo de Krebs en la vía de las pentosas fosfato y en las vías de Entner-Doudoroff o Embden-Meyerhof-Parnas ; sin embargo, muchas enzimas necesarias para estos procesos gluconeogénicos no se han identificado en A. aeolicus, lo que sugiere que podría utilizarse una ruta diferente. [ 3 ]

A. aeolicus necesita oxígeno en concentraciones superiores a 7,5 ppm para realizar la respiración, mientras que A. pyrophilus es capaz de respirar con nitrógeno. Sin embargo, ambas especies poseen genes de nitrato reductasa y transportador de nitrato en su genoma. Aquifex utiliza las enzimas empleadas en otras bacterias para la respiración con oxígeno . Existen muchas otras oxidorreductasas ; sin embargo, se desconoce su función fisiológica. [ 3 ] Aquifex oxida tiosulfato, hidrógeno molecular y azufre en su vía respiratoria. [ 5 ]

Filogenia

Los árboles filogenéticos basados ​​en el ARNr de la subunidad pequeña sugieren que las Aquificales son algunas de las bacterias más antiguas que se ramificaron de las Archaea. Sin embargo, los árboles filogenéticos basados ​​en proteínas contradicen este argumento. [ 6 ] [ 3 ] La filogenia exacta es difícil de determinar debido a esto y a las numerosas transferencias horizontales de genes dentro del linaje. [ 5 ] Estos factores llevan a muchos a creer que el filo Aquifex es basal junto a Thermotogota , otro filo hipertermófilo, o que forma parte de Campylobacterota , un grupo muy diverso de especies que habitan en ambientes hidrotermales. [ 7 ]

Potencial de investigación

A. aeolicus se utiliza como organismo modelo para bacterias hipertermófilas. Numerosos estudios han analizado la capacidad de las hidrogenasas de Aquifex para llevar a cabo la oxidación reversible del dihidrógeno ( la reacción de oxidación ) a temperaturas extremadamente altas. [ 8 ] El éxito de las propiedades de las hidrogenasas de Aquifex posiciona a este género como un posible biocatalizador renovable para pilas de combustible de hidrógeno. [ 9 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Reysenbach AL (2001). Boone DR; Castenholz RW (eds.). Acuificae phy. nov. en el Manual de bacteriología sistemática de Bergey (2ª  ed.). Springer-Verlag, Berlín. págs. 359–367 . ISBN  0-683-00603-7.
  2. ↑ Madigan M; Martinko J, eds. (2005). Brock Biology of Microorganisms (11.ª ed.). Prentice Hall . ISBN  0-13-144329-1.
  3. 1 2 3 4 5 Deckert G; et al. (1998). "El genoma completo de la bacteria hipertermófila Aquifex aeolicus " . Nature . 392 (6674): 353– 358. Bibcode : 1998Natur.392..353D . doi : 10.1038/32831 . PMID 9537320 .  
  4. ↑ "El genoma completo de Aquifex aeolicus" . Información de Aquifex aeolicus VF5 . Consultado el 14 de marzo de 2006 .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  5. ^ Guiral , Marianne; Prunetti, Laurence; Aussignargues, Clément; Ciccafava, Alexandre; Infossi, Pascale; Ilbert, Marianne; Lojou, Elisabeth; Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse (2012-01-01), Poole, Robert K. (ed.), "Capítulo cuatro: La bacteria hipertermófila Aquifex aeolicus: De las vías respiratorias a las enzimas extremadamente resistentes y las aplicaciones biotecnológicas" , Advances in Microbial Physiology , Advances in Bacterial Respiratory Physiology, 61 , Academic Press: 125–194 , doi : 10.1016/B978-0-12-394423-8.00004-4 , PMID 23046953 , consultado el 1 de mayo de 2020. 
  6. ↑ Olsen, Gary J. (octubre de 1994). "Arqueas, arqueas, por todas partes" . Nature . 371 ( 6499): 657– 658. Bibcode : 1994Natur.371..657O . doi : 10.1038/371657a0 . ISSN 1476-4687 . PMID 7935810. S2CID 4315522 .   
  7. ↑ Eveleigh, Robert JM; Meehan, Conor J.; Archibald, John M.; Beiko, Robert G. (2013-12-01). "Ser Aquifex aeolicus: Desentrañando el pasado turbulento de un hipertermófilo" . Genome Biology and Evolution . 5 (12): 2478– 2497. doi : 10.1093/gbe/evt195 . PMC 3879981. PMID 24281050 .  
  8. ↑ Pandelia, Maria-Eirini; Nitschke, Wolfgang; Infossi, Pascale; Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse; Bill, Eckhard; Lubitz, Wolfgang (2011-04-12). "Caracterización de un clúster [ FeS ] único en la cadena de transferencia de electrones de la hidrogenasa [ NiFe ] tolerante al oxígeno de Aquifex aeolicus" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 108 (15): 6097– 6102. Bibcode : 2011PNAS..108.6097P . ​​doi : 10.1073/pnas.1100610108 . ISSN 0027-8424 . PMC 3076877. PMID 21444783 .   
  9. ↑ Infossi, Pascale; Lojou, Elisabeth; Chauvin, Jean-Paul; Herbette, Gaetan; Brugna, Myriam; Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse (2010-10-01). "Hidrogenasa de membrana de Aquifex aeolicus para la biooxidación de hidrógeno: Papel de los lípidos y socios fisiológicos en la estabilidad y actividad enzimática" . International Journal of Hydrogen Energy . Taller Indo-Francés sobre Biohidrógeno: de los conceptos básicos a la tecnología. 35 (19): 10778– 10789. doi : 10.1016/j.ijhydene.2010.02.054 . ISSN 0360-3199 . 
  • Aquifex, procedente de la wiki sobre microbios editada por estudiantes del departamento de biología de Kenyon College.
  • Los procariotas: un recurso electrónico en constante evolución para la comunidad microbiológica. 2004. Springer-Verlag New York, LLC.