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Articulo de referencia

Fotobacteria profunda

Photobacterium profundum es una gammaproteobacteria de aguas profundas , perteneciente a la familia Vibrionaceae y al género Photobacterium . Al igual que otros miembros de este...

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Photobacterium profundum es una gammaproteobacteria de aguas profundas , perteneciente a la familia Vibrionaceae y al género Photobacterium . Al igual que otros miembros de este género, P. profundum es un organismo marino y posee dos cromosomas circulares . [ 1 ] P. profundum es un bacilo gramnegativo con capacidad de crecimiento a temperaturas de 0 °C a 25 °C y presiones de 0,1 MPa a 70 MPa, según la cepa. Requiere sal, es capaz de metabolizar una amplia gama de carbohidratos simples y complejos y posee dos sistemas flagelares . Las células tienen forma de bacilo, de 2 a 4 μm de largo y de 0,8 a 1,0 μm de ancho, con un único flagelo sin vaina. [ 2 ] Esta bacteria fue aislada originalmente en 1986 del mar de Sulu y actualmente existen 4 cepas silvestres cultivadas de P. profundum (cepas SS9, 3TCK, DJS4 y 1230). [ 3 ]

La cepa Photobacterium profundum SS9 tiene un crecimiento óptimo a 15  °C y 28 MPa, lo que la convierte en psicrófila y piezófila . La cepa P. profundum 3TCK, aislada de la Bahía de San Diego , [ 4 ] crece de forma óptima a 9  °C y 0,1 MPa, y la cepa P. profundum DSJ4, aislada de la Fosa de Ryukyu frente a Japón a una profundidad de 5110 m, crece de forma óptima a 10  °C y 10 MPa. [ 2 ] Basándose en la secuencia del ARNr 16S , P. profundum está estrechamente relacionada con el género Vibrio , siendo la especie más prominente el patógeno humano Vibrio cholerae .

En la cepa SS9 se ha demostrado que varios genes de respuesta al estrés se regulan positivamente en respuesta a la presión atmosférica, incluidos htpG, dnaK, dnaJ y groEL. [ 1 ] Los tipos y la abundancia de cadenas de ácidos grasos en la membrana celular también responden a cambios de presión y temperatura. [ 5 ] A baja temperatura y alta presión, la cepa SS9 aumenta la abundancia de ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados . Esto tiene el efecto de aumentar la fluidez de la membrana al reducir el empaquetamiento de las cadenas de ácidos grasos, lo que resulta en una estructura de cristal líquido en la membrana en lugar de una estructura de gel. [ 5 ] Se ha demostrado que la proteína de membrana externa OmpH se regula positivamente a presiones elevadas; lo contrario ocurre con la proteína de membrana externa OmpL, que se regula positivamente en respuesta a bajas presiones. [ 6 ]

En 2005 Vezzi et al. publicaron la secuencia del genoma de la cepa SS9 de P. profundum . El genoma de P. profundum consta de un cromosoma circular de 4,1 Mbp, un cromosoma circular menor de 2,2 Mbp, así como un plásmido circular de 80 kbp . La cepa SS9 tiene 14 genes de ARN ribosómico (ARNr) en el cromosoma 1 y 1 en el cromosoma 2; este es el mayor número de genes de ARNr encontrado en cualquier bacteria. El cromosoma 1 consta principalmente de genes que son esenciales para el crecimiento, mientras que el cromosoma 2 parece ser un gran plásmido, que, en una escala de tiempo evolutiva, ha adquirido varios elementos transponibles . [ 4 ] Dentro del genoma de P. profundum hay un gran número de marcos de lectura abiertos (ORF) que son únicos de SS9 y no se encuentran en otros miembros de la familia Vibrionaceae .

La secuencia del genoma también reveló una vía metabólica completa de Stickland para la fermentación de aminoácidos ; esta fue la primera vez que se identificó esta vía en una bacteria aerobia . Además, esta bacteria presenta dos vías completas de ATP sintasa F1F0 (una en cada cromosoma), lo que podría explicar su capacidad para producir ATP tanto a alta como a baja presión.

Este trabajo fue seguido por otro artículo en 2005 de Campanaro et al. que detallaba el trabajo de microarrays comparando la expresión génica a temperaturas y presiones subóptimas, óptimas y supraóptimas para las cepas SS9, 3TCK y DSJ4. [ 4 ] Campanaro et al. mostraron que hay 544 ORF divergentes o ausentes del genoma de 3TCK y 562 ORF divergentes o ausentes de los cromosomas de DSJ4 en comparación con el de SS9. Este artículo también destacó que 3TCK carece del sistema de flagelos laterales que se regula positivamente en SS9 a presión elevada, así como la ausencia de 3 regiones relacionadas con fagos de 3TCK y 4 regiones relacionadas con fagos de DSJ4. [ 4 ] [ 7 ]

El panorama transcripcional de la cepa silvestre DB110 y del mutante toxR TW30 se investigó mediante secuenciación de nueva generación . [ 8 ] ToxR es una proteína transmembrana de unión al ADN descubierta por primera vez en Vibrio cholerae , donde regula un número considerable de genes involucrados en la adaptación ambiental y la virulencia . En P. profundum, la abundancia y actividad de esta proteína está influenciada por la presión hidrostática y su función está relacionada con la regulación de genes de manera dependiente de la presión. [ 9 ] Los resultados obtenidos de experimentos de RNA-seq revelaron un patrón de expresión complejo con un grupo de 22 genes que tienen perfiles de expresión similares a OmpH que es una proteína de membrana externa transcrita en respuesta a alta presión hidrostática. [ 10 ] Además, RNA-seq permitió una caracterización profunda del panorama transcripcional que condujo a la identificación de 460 genes putativos de ARN pequeños y la detección de 298 genes codificadores de proteínas previamente desconocidos. La predicción a nivel genómico de la estructura del operón , los sitios de inicio y terminación de la transcripción, reveló un número inesperadamente alto de genes (992) con grandes regiones 5'-UTR, lo suficientemente largas como para albergar estructuras de ARN cis-reguladoras , lo que sugiere una correlación entre el tamaño de la región intergénica y la longitud de la UTR.

Referencias

  1. ^ Vezzi, A., et al., Vida en profundidad: análisis de expresión y secuencia del genoma de Photobacterium profundum . Ciencia, 2005. 307(5714): pág. 1459-61.
  2. 1 2 Nogi, Y., N. Masui y C. Kato, Photobacterium profundum sp. nov., una nueva especie bacteriana moderadamente barófila aislada de un sedimento de aguas profundas. Extremophiles, 1998. 2(1): p. 1-7.
  3. ↑ DeLong, EF, Adaptación de bacterias de aguas profundas al ambiente abisal 1986.
  4. 1 2 3 4 Campanaro, S, Vezzi, A, Vitulo, N, Lauro, FM, D'Angelo, M, Simonato, F, Cestaro, A, Malacrida, G, Bertoloni, G, Valle, G, Bartlett, DH., Elementos transferidos lateralmente y adaptación a alta presión en cepas de Photobacterium profundum. BMC Genomics, 2005. 6: pág. 122.
  5. 1 2 Allen, EE, D. Facciotti y DH Bartlett, Los ácidos grasos monoinsaturados, pero no los poliinsaturados, son necesarios para el crecimiento de la bacteria de aguas profundas Photobacterium profundum SS9 a alta presión y baja temperatura. Appl Environ Microbiol, 1999. 65(4): p. 1710-20.
  6. ↑ Bartlett, DH y TJ Welch, La expresión del gen ompH está regulada por múltiples señales ambientales además de la alta presión en la bacteria de aguas profundas Photobacterium especie cepa SS9. J Bacteriol, 1995. 177(4): p. 1008-16.
  7. ↑ Campanaro, S, Vezzi, A, Vitulo, N, Lauro, FM, D'Angelo, M, Simonato, F, Cestaro, A, Malacrida, G, Bertoloni, G, Valle, G, Bartlett, DH., Elementos transferidos lateralmente y adaptación a alta presión en cepas de Photobacterium profundum. BMC Genomics, 2005. 6: pág. 122.
  8. ^ Campanaro, S, DePascale, F, Telatin A, Schiavon R, Bartlett, DH, Valle, G. El paisaje transcripcional de la bacteria de aguas profundas Photobacterium profundum tanto en un mutante toxR como en su cepa parental. BMC Genomics, 2012 13: pág. 567.doi:10.1186/1471-2164-13-567.
  9. ↑ DiRita, VJ, Mekalanos, JJ. La interacción periplásmica entre dos proteínas reguladoras de membrana, ToxR y ToxS, da como resultado la transducción de señales y la activación transcripcional. Cell, 1991. 64(1): p. 29–37.
  10. ↑ Welch, TJ, Bartlett, DH, Identificación de una proteína reguladora necesaria para la expresión génica sensible a la presión en la bacteria de aguas profundas Photobacterium especie cepa SS9. Mol Microbiol, 1998. 27(5): p. 977–985.
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