Termococo -Thermococcus

Termococo
Classificação científica
Domínio:
Archaea
Reino:
Euryarchaeota
Filo:
Euryarchaeota
Classe:
Termococos
Pedido:
Thermococcales
Família:
Thermococcaceae
Gênero:
Termococo
Espécies

Em taxonomia , Thermococcus é um gênero de Archaea termofílica da família Thermococcaceae .

Membros do gênero Thermococcus são tipicamente espécies cocóides de formato irregular, variando em tamanho de 0,6-2,0 μm de diâmetro. Algumas espécies de Thermococcus são imóveis, e algumas espécies têm mobilidade , usando os flagelos como seu principal modo de movimento. Esses flagelos normalmente existem em um pólo específico do organismo. Esse movimento foi visto em ambiente ou em altas temperaturas, dependendo do organismo específico. Em algumas espécies, esses microrganismos podem se agregar e formar placas branco-acinzentadas. Espécies sob Thermococcus normalmente prosperam em temperaturas entre 60 a 105 ° C, seja na presença de fumantes negros (fontes hidrotermais), ou nascentes de água doce. As espécies deste gênero são estritamente anaeróbias e são termofílicas, encontradas em várias profundidades, como em fontes hidrotermais 2500m abaixo da superfície do oceano, mas também centímetros abaixo da superfície da água em nascentes geotérmicas. Esses organismos prosperam em níveis de pH de 5,6-7,9. Membros deste gênero foram encontrados em muitos sistemas de ventilação hidrotermal no mundo, incluindo nos mares do Japão até as costas da Califórnia. O sal de cloreto de sódio está normalmente presente nesses locais na concentração de 1% -3%, mas não é um substrato necessário para esses organismos, como um estudo mostrou membros do Thermococcus vivendo em sistemas de água quente doce na Nova Zelândia, mas eles exigem uma concentração baixa de íons de lítio para o crescimento. Os membros do termococo são descritos como heterotróficos, quimiotróficos e são sulfanógenos organotróficos; usando enxofre elementar e fontes de carbono, incluindo aminoácidos, carboidratos e ácidos orgânicos, como o piruvato.

Metabolismo

Metabolicamente, Thermococcus spp. desenvolveram uma forma diferente de glicólise de eucariotos e procariotos. Um exemplo de via metabólica para esses organismos é o metabolismo de peptídeos, que ocorre em três etapas: primeiro, a hidrólise dos peptídeos em aminoácidos é catalisada por peptidases, depois a conversão dos aminoácidos em cetoácidos é catalisada por aminotransferases, e, finalmente, o CO 2 é liberado da descarboxilação oxidativa ou dos cetoácidos por quatro enzimas diferentes, que produzem derivados da coenzima A que são usados ​​em outras vias metabólicas importantes. As espécies de Thermococcus também possuem a enzima rubisco (ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase / oxigenase), que é feita a partir de enzimas envolvidas no metabolismo dos ácidos nucléicos em Thermococcus kodakarensis , mostrando o quão integrados esses sistemas metabólicos são realmente para esses microrganismos hipertermofílicos. Alguns nutrientes são limitantes no crescimento das células do Thermococcus . Os nutrientes que mais afetam o crescimento celular em espécies termocócicas são as fontes de carbono e nitrogênio. Como as espécies termocócicas não geram metabolicamente todos os aminoácidos necessários, alguns devem ser fornecidos pelo ambiente em que esses organismos se desenvolvem. Alguns desses aminoácidos necessários são leucina, isoleucina e valina (os aminoácidos de cadeia ramificada). Quando as espécies de Thermococcus são suplementadas com esses aminoácidos, elas podem metabolizá-los e produzir acetil-CoA ou succinil-CoA, que são importantes precursores usados ​​em outras vias metabólicas essenciais para o crescimento celular e a respiração. Thermococcus onnurineus não possui os genes para a biossíntese de nucleotídeos de purina e, portanto, depende de fontes ambientais para atender às suas necessidades de purinas. Com a tecnologia atual, os membros do Thermococcus são relativamente fáceis de cultivar em laboratórios e, portanto, são considerados organismos modelo para estudar as vias fisiológicas e moleculares dos extremófilos. Thermococcus kodakarensis é um exemplo de espécie modelo de Thermococcus , um microrganismo no qual todo o seu genoma foi examinado e replicado.

Ecologia

As espécies termocócicas podem crescer entre 60 e 80 ° C, o que lhes confere uma grande vantagem ecológica por serem os primeiros organismos a colonizar novos ambientes hidrotérmicos. Algumas espécies termocócicas produzem CO 2 , H 2 e H 2 S como produtos do metabolismo e da respiração. As liberações dessas moléculas são então utilizadas por outras espécies autotróficas, auxiliando na diversidade de comunidades microbianas hidrotermais. Este tipo de cultura de enriquecimento contínuo desempenha um papel crucial na ecologia das fontes hidrotermais do fundo do mar, sugerindo que os termococos interagem com outros organismos por meio da troca de metabólitos, o que suporta o crescimento de autótrofos. As espécies de Thermococcus que liberam H 2 com o uso de várias hidrogenases (incluindo hidrogenases dependentes de CO) foram consideradas biocatalisadores potenciais para reações de deslocamento água-gás.

Mecanismos de transporte

As espécies de Thermococcus são naturalmente competentes em captar DNA e incorporar DNA de doadores em seus genomas por meio de recombinação homóloga. Essas espécies podem produzir vesículas de membrana (MVs), formadas pelo brotamento das membranas celulares mais externas, que podem capturar e obter plasmídeos de espécies vizinhas de Archaea para transferir o DNA para si mesmas ou para as espécies vizinhas. Esses MVs são secretados pelas células em clusters, formando nanoesferas ou nanotubos, mantendo as membranas internas contínuas. A competência para a transferência de DNA e integração do DNA do doador no genoma receptor por recombinação homóloga é comum nas arquéias e parece ser uma adaptação para reparar danos ao DNA nas células receptoras (consulte a subseção "Transferência de genes e troca genética" de Archaea ).
As espécies de Thermococcus produzem numerosos MVs, transferindo DNA, metabólitos e até toxinas em algumas espécies; além disso, esses MVs protegem seu conteúdo contra a termodegradação, transferindo essas macromoléculas para um ambiente protegido. MVs também previnem infecções ao capturar partículas virais. Junto com o transporte de macromoléculas, as espécies de Thermococcus usam MVs para se comunicarem. Além disso, esses MVs são usados ​​por uma espécie específica ( Thermococcus coalescens ) para indicar quando a agregação deve ocorrer, de modo que esses miroorganismos tipicamente unicelulares podem se fundir em uma única célula massiva.
Foi relatado que Thermococcus kodakarensis tem quatro elementos genéticos integrados semelhantes a vírus contendo precursores de serina protease semelhantes a subtilisina. Até o momento, apenas dois vírus foram isolados de Thermococcus spp., PAVE1 e TPV1. Esses vírus existem em seus hosts em um estado de portador.
O processo de replicação e alongamento do DNA foi amplamente estudado em T. kodakarensis . A molécula de DNA é uma estrutura circular que consiste em cerca de 2 milhões de pares de bases de comprimento e tem mais de 2.000 sequências que codificam proteínas.

Tecnologia do futuro

Uma enzima de Thermococcus , a Tpa-S DNA polimerase, mostrou ser mais eficiente em PCR longa e rápida do que a Taq-polimerase. Tk-SP, outra enzima de T. kodakarensis , pode degradar proteínas príon anormais (PrPSc); príons são proteínas mal dobradas que podem causar doenças fatais em todos os organismos. Tk-SP mostra ampla especificidade de substrato e príons degradados exponencialmente no ambiente de laboratório. Esta enzima não requer cálcio ou qualquer outro substrato para se dobrar, por isso está mostrando um grande potencial nos estudos até agora. Estudos adicionais foram coordenados sobre a enzima fosfoserina fosfatase (PSP) de T. onnurineus , que forneceu um componente essencial na regulação da atividade de PSP. Esta informação é útil para as empresas farmacêuticas, porque a atividade anormal do PSP leva a uma grande diminuição dos níveis de serina do sistema nervoso, causando doenças neurológicas e complicações.
Thermococcus spp. pode aumentar a eficiência da mineração de ouro em até 95% devido às suas habilidades específicas em biolixiviação.

Referências

Leitura adicional

links externos