Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans
clasificación cientifica
Dominio:bacteriasTipo de:Deinococcus-ThermusClase:Deinococci Garrity y Holt 2002Ordenar:DeinococcalesFamilia:DeinococcaceaeGénero:DeinococcusVista:Deinococcus radiodurans
nombre científico internacional
Deinococcus radiodurans ( ex Raj et al. 1960) Brooks y Murray 1981

Deinococcus radiodurans  (lat.)  - Coco Gram positivo , extremófilo del género Deinococcus . Es una de las bacterias más resistentes a la acción de las radiaciones ionizantes [1] . Primero se aisló de carne enlatada expuesta a radiación gamma para estudiar la posibilidad de esterilización [2] . Descrito en 1960 con el nombre de Micrococcus radiodurans [3] , transferido al género recién creado Deinococcus en 1981 [4] . Se están desarrollando métodos para el uso de Deinococcus radiodurans en el tratamiento biológico de aguas residuales radiactivas.

Propiedades biológicas

Morfología

Se tiñe positivamente según el método de Gram (aunque la pared celular tiene una estructura típica de las bacterias gramnegativas [5] [6] ), un coco inmóvil con un diámetro de 1,5 a 3,5 μm. En las micropreparaciones, se ubican dos o más a menudo cuatro células, formando tétradas. No forma cápsulas ni esporas . Forma un pigmento rojo [7] .

Bienes Culturales

Quimioorganoheterótrofo , aerobio obligado . Crece en medios nutrientes simples. En medios nutritivos de agar forma colonias suaves y convexas de rosa a rojo [7] . Se han aislado cepas de D. radiodurans de una amplia variedad de sustratos, desde excrementos de elefante y suelo hasta rocas árticas y arenas del desierto [8] [9] , por lo que es imposible hablar de un hábitat específico para este microorganismo [10] .

Genoma

Una característica única del genoma de D. radiodurans es que cada molécula de ADN circular del genoma está representada en varias copias y forman anillos entrelazados, cada anillo contiene varias copias de una molécula de ADN. Otra característica única de D. radiodurans es la presencia de ARN ligasas capaces de entrecruzar moléculas de ARN en el complejo híbrido ARN-ADN [11] [12] . El genoma de la cepa R1 de D. radiodurans está representado por cuatro moléculas de ADN: dos cromosomas y dos plásmidos  , un megaplásmido y un plásmido pequeño [13] . También se sabe que varios plásmidos afectan la resistencia a la lisozima y la temperatura de crecimiento permisible [14] . El microorganismo tiene una competencia natural para transformar el ADN extraño [15] . El genoma de D. radiodurans es muy similar al de Thermus aquaticus , y la comparación de los genomas muestra vías divergentes para la adaptación a la termofilia y la tolerancia a la radiación [16] [17] .

Resistencia a las radiaciones ionizantes

D. radiodurans es ampliamente conocido por su alta resistencia a la radiación , siendo uno de los organismos más resistentes a la radiación en el mundo - D. radiodurans es capaz de sobrevivir a una dosis de hasta 10.000 Gy (para los humanos, una dosis letal de radiación es 5 Gy, para Escherichia coli  - 2000 Gy). Presuntamente, la alta resistencia a la acción de la radiación ionizante surgió como resultado de la aparición de resistencia a la desecación, ya que los mecanismos de daño del ADN y, en consecuencia, la resistencia a la radiación y la desecación son similares [18] , además, D. radiodurans sintetiza la llamada. Proteínas LEA que previenen la agregación de proteínas durante el secado [19] .

Durante mucho tiempo, este nivel de resistencia a la radiación no se entendió bien. Ahora se sabe que D. radiodurans almacena varias copias del genoma en una célula , empaquetadas en forma de toro o anillos [20] , las copias adicionales del genoma hacen posible restaurar con precisión el genoma después de numerosas copias simples y dobles. -roturas de hebras. También se demostró que al menos dos copias del genoma durante roturas masivas de doble cadena forman un genoma completo tras la reasociación de los fragmentos de ADN formados, luego las regiones dañadas se resintetizan a partir de secuencias homólogas intactas, con la formación de un bucle , después de lo cual ocurre la recombinación entre secuencias homólogas por recombinación homóloga dependiente de RecA. RecA D. radiodurans funciona de manera directamente opuesta a la de las células de E. coli ; quizás esta sea una de las razones de la extraordinaria eficiencia del sistema de reparación de D. radiodurans [21] . La presencia de una proteína especial que se une al ADN monocatenario y que probablemente juega un papel en la replicación del ADN dañado también juega un papel en la resistencia a la radiación.22 La radiorresistencia también se ve afectada por la síntesis de la proteína DdrA, que asegura la integridad del genoma [23] . La proteína IrrE, un regulador de la expresión del gen recA , también afecta el nivel de resistencia a la radiación [24] . El microorganismo posee ribonucleoproteínas , que también tienen un efecto sobre la resistencia de las bacterias a la radiación ultravioleta [25] . Para protegerse contra el estrés oxidativo que acompaña a la acción de la radiación ionizante, D. radiodurans utiliza una enzima especial tiorredoxina reductasa [26] y también sintetiza superóxido dismutasa [27] .

Se sabe que varias bacterias son comparables a D. radiodurans en resistencia a la radiación, incluidas algunas especies de Chroococcidiopsis ( cianobacterias ) y Rubrobacter ( actinomicetos ); entre las arqueas , Thermococcus gammatolerans [28] tiene propiedades similares .

Aplicación

La resistencia a la radiación de D. radiodurans es única, además es muy resistente a condiciones ambientales adversas, lo que hace que este microorganismo sea adecuado para el tratamiento biológico de residuos radiactivos. Hay estudios sobre el uso de D. radiodurans en el tratamiento biológico de la contaminación radiactiva, incluidos los que contienen iones de mercurio disueltos [29] . En 2003, científicos estadounidenses demostraron que D. radiodurans podría usarse como un medio de almacenamiento de información que podría sobrevivir a un holocausto nuclear. Tradujeron la canción " It's a Small World " en una  serie de segmentos de ADN de 150 pb, los insertaron en bacterias y pudieron producirlos sin error 100 generaciones bacterianas más tarde [30] .

Notas

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