Cupriavidus necator

Cupriavidus necator es una bacteria del suelo Gram-negativa de la clase Betaproteobacteria . ^{[ 1 ]}

Cupriavidus necator ha pasado por una serie de cambios de nombre. En la primera mitad del siglo XX, muchos microorganismos fueron aislados por su capacidad de usar hidrógeno. Los organismos quimiolitotróficos metabolizadores de hidrógeno se agruparon en el grupo Hydrogenomonas . ^{[ 2 ]} C. necator fue originalmente llamado Hydrogenomonas eutrophus porque entraba dentro de la clasificación Hydrogenomonas y era "bien nutrido y robusto". ^{[ 3 ]} Algunos de los cultivos originales de H. eutrophus aislados fueron por Bovell y Wilde. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Después de caracterizar la morfología celular , el metabolismo y el contenido de GC , la nomenclatura Hydrogenomonas fue disuelta porque comprendía muchas especies de microorganismos. ^{[ 2 ]} H. eutrophus fue renombrado entonces Alcaligenes eutropha porque era un microorganismo con flagelación peritrica degenerada . ^{[ 3 ] [ 6 ]} Al investigar el fenotipo , la composición lipídica , la composición de ácidos grasos y el análisis del ARNr 16S , se encontró que A. eutropha pertenecía al género Ralstonia y se denominó Ralstonia eutropha . ^{[ 1 ]} Tras un estudio más profundo del género, se encontró que Ralstonia comprendía dos grupos fenotípicamente distintos. El nuevo género Wautersia se creó a partir de uno de estos grupos que incluía a R. eutropha . A su vez , R. eutropha fue renombrada Wautersia eutropha . ^{[ 7 ]} Al observar la hibridación ADN-ADN y la comparación fenotípica con Cupriavidus necator , se encontró que W. eutropha era la misma especie que C. necator descrita previamente . Debido a que C. necator fue nombrada en 1987 mucho antes del cambio de nombre a ^R. eutropha y W. eutropha , el nombre C. necator fue asignado a R. eutropha de acuerdo con la Regla 23a del Código Internacional de Nomenclatura de Bacterias .^{8 ]}

Cupriavidus necator es una bacteria oxidante de hidrógeno ("bacteria knallgas") capaz de crecer en la interfaz de ambientes anaeróbicos y aeróbicos. Puede adaptarse fácilmente entre estilos de vida heterótrofos y autótrofos . Tanto los compuestos orgánicos como el hidrógeno pueden usarse como fuente de energía ^{[ 9 ]} C. necator puede realizar respiración aeróbica o anaeróbica por desnitrificación de nitrato y/o nitrito a nitrógeno gaseoso. ^{[ 10 ]} Cuando crece en condiciones autótrofas, C. necator fija carbono a través de la vía reductiva de las pentosas fosfato . ^{[ 11 ]} Se sabe que produce y secuestra plásticos de polihidroxialcanoato (PHA) cuando se expone a cantidades excesivas de sustrato de azúcar. El PHA puede acumularse a niveles de alrededor del 90% del peso seco de la célula. ^{[ 12 ]} Para caracterizar mejor el estilo de vida de C. necator , se han secuenciado los genomas de dos cepas . ^{[ 9 ] [ 13 ]}

Cupriavidus necator puede utilizar hidrógeno gaseoso como fuente de energía cuando crece en condiciones autotróficas. Contiene cuatro hidrogenasas diferentes que tienen sitios activos [Ni-Fe] y todas realizan esta reacción: ^{[ 14 ] [ 15 ]}

H ₂${\displaystyle \rightleftharpoons }$2H ⁺ + 2e ⁻

Las hidrogenasas de C. necator son como otras hidrogenasas [Ni-Fe] típicas porque están formadas por una subunidad grande y una pequeña. La subunidad grande es donde reside el sitio activo [Ni-Fe] y la subunidad pequeña está compuesta por cúmulos [Fe-S] . ^{[ 16 ]} Sin embargo, las hidrogenasas de C. necator son diferentes de las hidrogenasas [Ni-Fe] típicas porque son tolerantes al oxígeno y no son inhibidas por el CO . ^{[ 14 ]} Si bien las cuatro hidrogenasas realizan la misma reacción en la célula, cada hidrogenasa está vinculada a un proceso celular diferente. Las diferencias entre la hidrogenasa reguladora, la hidrogenasa unida a la membrana, la hidrogenasa soluble y la hidrogenasa actinobacteriana en C. necator se describen a continuación.

Investigadores de la UCLA han modificado genéticamente una cepa de la especie C. necator (anteriormente conocida como R. eutropha H16) para producir isobutanol a partir de CO₂ _{utilizando electricidad generada por una célula solar. El proyecto, financiado por el Departamento de Energía de EE. UU., es un potencial} electrocombustible de alta densidad energética que podría utilizar la infraestructura existente para reemplazar el petróleo como combustible para el transporte. ^{[ 42 ]}

Ingenieros químicos y biomoleculares del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea han presentado una forma escalable de convertir _el CO₂ del aire en un poliéster mediante el uso de C. necator . ^{[ 43 ]}

Más allá de las aplicaciones basadas en CO₂ _, C. necator se utiliza para la producción biotecnológica de polihidroxibutirato (PHB), un precursor clave para los bioplásticos , a partir de sustratos renovables como la dextrosa derivada de la yuca , con modelado de redes metabólicas (por ejemplo, análisis de balance de flujo ), lo que ayuda a la optimización del proceso y al diseño de estrategias de alimentación en bioprocesos. ^{[ 44 ]}

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