Deinococcus geothermalis

Como ler uma infocaixa de taxonomiaDeinococcus geothermalis

Classificação científica
Superdomínio: Biota
Domínio: Bacteria
Reino: Monera
Sub-reino: Negibacteria
Filo: Deinococcota
Classe: Deinococci
Ordem: Deinococcales
Família: Deinococcaceae
Género: Deinococcus
Espécie: Deinococcus geothermalis
Células de Deinococcus geothermalis.

Deinococcus geothermalis é uma bactéria não patogênica, de forma esférica, Gram-positiva e heterotrófica, onde "geothermalis" significa 'terra quente' ou 'fontes termais'. Esta bactéria foi primeiramente obtida nas fontes termais de Agnano, Nápoles, Itália, e São Pedro do Sul, Portugal.[1] Ela reside principalmente em fontes termais e em ambientes oceânicos profundos.[2]

Estrutura do genoma

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Comparativo dos genomas encontrados no gênero Deinococcus.

Deinococcus geothermalis possui um genoma que contém 2,47 Mbp com 2 335 genes codificadores de proteínas. Existem 73 sequências de inserção (IS) contidas no genoma, com 19 tipos diferentes de ISs.[3] Em situações de stress oxidativo, essas ISs são ativamente transpostas na bactéria.[4] Além disso, ela carrega pelo menos 2 plasmídeos.[5]

Características de crescimento

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Deinococcus geothermalis forma tétrades ao se dividir. O tamanho de suas células varia de 1,2 a 2,0 μm de diâmetro. Produz colônias pigmentadas de laranja e tem uma temperatura ótima de crescimento de cerca de 45 °C a 50 °C, que está no limite entre organismos mesófilos e termófilos. Além disso, possui um pH ótimo de 6,5. Devido a essas características, é capaz de crescer em ambientes com nutrientes limitados e pode até usar sulfato de amônio para acumulação de biomassa.[6] É extremamente resistente à radiação gama. As concentrações de Mn(II) são elevadas na célula.[7] D. geothermalis é capaz de reduzir Fe(III)-nitrilotriacético, U(V) e Cr(VI), e também foi geneticamente modificado para reduzir Hg(II), a partir de um plasmídeo originalmente construído para Deinococcus radiodurans. Sua cepa-tipo é AG-3a (= DSM 11 300).[1]

Formação de biofilme

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Ele é capaz de formar biofilmes densos em superfícies não vivas, como máquinas de impressão, vidro, aço inoxidável, poliestireno, polietileno, etc., que são caracterizados por fios de aderência e pela falta de uma matriz viscosa. Os biofilmes foram visualizados com microscopia eletrônica de varredura de alta resolução e microscopia de força atômica (AFM). Em particular, os biofilmes de Deniococcus geothermalis em equipamentos de impressão podem ajudar outras bactérias a formar biofilmes em cima do existente, referidos como bactérias de biofilme secundário. Seus biofilmes aderem firmemente às superfícies, tornando-os difíceis de remover. Eles não possuem meios de locomoção e/ou fixação, como pili ou flagelos. A fixação é auxiliada por substâncias poliméricas extracelulares (EPS), com a aderência misturada na superfície da célula, em vez de uniformemente distribuída. Apesar da forte aderência à superfície, os biofilmes das células não fixadas podem se mover na água.[8]

Stress oxidativo

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Em um ambiente carente de manganês (sob condições aeróbicas), as células de Deniococcus geothermalis passarão por estresse oxidativo. Propõe-se que, nessa ausência, D. geothermalis prefira utilizar qualquer carbono disponível para o metabolismo que reduza o stress oxidativo ou espécies reativas de oxigênio (EROs). Além disso, existem enzimas de reparo de proteínas que a bactéria pode usar para combater o estresse oxidativo, além de regular a expressão de catalase e superóxido dismutase. Nesse sentido, o NAPH é usado em vez de NADH na acumulação de carbono.[2]

Biorremediação

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Muitos locais de resíduos tóxicos têm contaminantes que são protegidos pelo calor elevado. Devido à capacidade dos organismos de reduzir materiais radioativos e resistir a altas temperaturas, foi proposto que eles sejam utilizados em esforços de biorremediação contra habitats tóxicos. Eles têm uma vantagem sobre o relacionado Deinococcus radiodurans, em particular ao lidar com ambientes de resíduos, porque sua temperatura ótima de crescimento é mais alta em comparação com o D. radiodurans, que é em torno de 39°C.[6]

Resistência em ambientes adversos

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Uma missão espacial chamada EXPOSE-R2 foi lançada em 24 de julho de 2014 a bordo da nave russa Progress M-23M[9] e foi acoplada em 18 de agosto de 2014 do lado de fora da Estação Espacial Internacional (ISS) no módulo russo Zvezda.[10] Os dois principais experimentos testarão a resistência de uma variedade de biofilmes microbianos extremófilos e células planctônicas, incluindo Deinococcus geothermalis, à exposição de longo prazo ao espaço sideral e a um ambiente simulado de Marte.[11] Em particular, eles estavam interessados em descobrir se os biofilmes de extremófilos eram capazes de sobreviver nas condições adversas do espaço sideral e/ou de qualquer outra parte do universo. Após 2 anos, a missão conseguiu revelar que os biofilmes de D. geothermalis e as células planctônicas sobreviveram à dessecação, à radiação ultravioleta e às severas condições semelhantes às de Marte.[12]

Referências

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  1. ↑ a b Ferreira, Ana Cristina; Nobre, M. Fernanda; Rainey, Fred A.; Silva, Manuel T.; Wait, Robin; Burghardt, Jutta; Chung, Ana Paula; Da Costa, Milton S. (1997). «Deinococcus geothermalis sp. nov. and Deinococcus murrayi sp. nov., Two Extremely Radiation-Resistant and Slightly Thermophilic Species from Hot Springs». International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (4): 939–947. ISSN 1466-5034. doi:10.1099/00207713-47-4-939. Consultado em 5 de novembro de 2023 
  2. ↑ a b Liedert, Christina; Peltola, Minna; Bernhardt, Jörg; Neubauer, Peter; Salkinoja-Salonen, Mirja (15 de março de 2012). «Physiology of Resistant Deinococcus geothermalis Bacterium Aerobically Cultivated in Low-Manganese Medium». Journal of Bacteriology (em inglês) (6): 1552–1561. ISSN 0021-9193. PMC 3294853Acessível livremente. PMID 22228732. doi:10.1128/JB.06429-11. Consultado em 5 de novembro de 2023 
  3. ↑ Shin, Eunjung; Ye, Qianying; Lee, Sung-Jae. «Active Transposition of Insertion Sequences in Prokaryotes: Insights from the Response of Deinococcus geothermalis to Oxidative Stress». Antioxidants. 3 (em inglês). 11: 481. ISSN 2076-3921. PMC 8944449Acessível livremente. PMID 35326130. doi:10.3390/antiox11030481Acessível livremente. Consultado em 5 de novembro de 2023 
  4. ↑ Lee, Chanjae; Choo, Kyungsil; Lee, Sung-Jae (2020). «Active Transposition of Insertion Sequences by Oxidative Stress in Deinococcus geothermalis». Frontiers in Microbiology. Frontiers in Microbiology. 11. ISSN 1664-302X. PMC 7674623Acessível livremente. PMID 33224109. doi:10.3389/fmicb.2020.558747Acessível livremente. Consultado em 5 de novembro de 2023 
  5. ↑ Makarova, KS.; Omelchenko, MV.; Gaidamakova, EK.; Matrosova, VY.; Vasilenko, A.; Zhai, M.; Lapidus, A.; Copeland, A.; Kim, E. (2007). «Deinococcus geothermalis: the pool of extreme radiation resistance genes shrinks». PLOS ONE. 9. 2: e955. Bibcode:2007PLoSO...2..955M. PMC 1978522Acessível livremente. PMID 17895995. doi:10.1371/journal.pone.0000955Acessível livremente 
  6. ↑ a b Brim, Hassan; Venkateswaran, Amudhan; Kostandarithes, Heather M.; Fredrickson, James K.; Daly, Michael J. (2003). «Engineering Deinococcus geothermalis for Bioremediation of High-Temperature Radioactive Waste Environments». Applied and Environmental Microbiology. 8 (em inglês). 69: 4575–4582. Bibcode:2003ApEnM..69.4575B. ISSN 0099-2240. PMC 169113Acessível livremente. PMID 12902245. doi:10.1128/AEM.69.8.4575-4582.2003 
  7. ↑ Daly, M. J.; Gaidamakova, E. K.; Matrosova, V. Y.; Vasilenko, A.; Zhai, M.; Venkateswaran, A.; Hess, M.; Omelchenko, M. V.; Kostandarithes, H. V. (5 de novembro de 2004). «Accumulation of Mn(II) in Deinococcus radiodurans Facilitates Gamma-Radiation Resistance». Science (em inglês). 306: 1025–1028. Bibcode:2004Sci...306.1025D. ISSN 0036-8075. PMID 15459345. doi:10.1126/science.1103185. Consultado em 5 de novembro de 2023 
  8. ↑ Kolari, M.; Schmidt, U.; Kuismanen, E.; Salkinoja-Salonen, M. S. (2002). «Firm but Slippery Attachment of Deinococcus geothermalis». Journal of Bacteriology. 9 (em inglês). 184: 2473–2480. ISSN 0021-9193. PMC 135001Acessível livremente. PMID 11948162. doi:10.1128/JB.184.9.2473-2480.2002 
  9. ↑ Gronstal, Aaron L.; Astrobio.net. «Exploring Mars in low Earth orbit». phys.org (em inglês). Consultado em 5 de novembro de 2023 
  10. ↑ published, Miriam Kramer (18 de agosto de 2014). «Spacewalking Cosmonaut Tosses Tiny Satellite Into Space for Peru (Video)». Space.com (em inglês). Consultado em 5 de novembro de 2023 
  11. ↑ «BOSS on EXPOSE R2 Comparative Investigations on Biofilm and Planktonic cells of Deinococcus geothermalis as Mission Preparation Tests» (PDF) 8 ed. Consultado em 5 de novembro de 2023 
  12. ↑ Panitz, Corinna; Frösler, Jan; Wingender, Jost; Flemming, Hans-Curt; Rettberg, Petra (agosto de 2019). «Tolerances of Deinococcus geothermalis Biofilms and Planktonic Cells Exposed to Space and Simulated Martian Conditions in Low Earth Orbit for Almost Two Years». Astrobiology (8): 979–994. ISSN 1531-1074. doi:10.1089/ast.2018.1913. Consultado em 5 de novembro de 2023 

Ligações externas

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