Synergistota

Synergistota
Classificação científica
Domínio: Bacteria Filo: Synergistota Garrity e Holt 2021[1] Classe: Sinergia Ordem: Synergistales Família: Synergistaceae
Gêneros
Aminiphilus Aminobacterium Aminomonas Anaerobaculum Cloacibacillus Dethiosulfovibrio Jonquetella Synergistes Thermanaerovibrio Thermovirga

Synergistota (anteriormente Synergistetes) é um filo de bactérias gram-negativas anaeróbicas recém descrito e têm forma de célula bastonete / vibrioide^[2]. Das 124 sequências do gene 16S rRNA exibidas no banco de dados Synergistes GenBank, apenas duas são derivadas de isolados reais: Synergistes jonesii, número de acesso [[1]], isolado do rúmen de uma cabra^[3], e Synergistes sp. estirpe P4G_18P1, número de acesso [[2]], isolado da cavidade oral. Sequências do gene 16S rRNA semelhantes ao Synergistes foram encontradas em inventários moleculares de vários digestores anaeróbios de remoção de poluição^[4][5][6], bem como em intestinos de cupins^[7][8], trato intestinal de porcos^[9], reservatórios de petróleo^[10][11] e o ecossistema subgengival humano^[12][13]. Utilizando PCR direcionada ao gene 16S rRNA, Godon et al.^[14] recentemente exploraram 93 ambientes anaeróbios, incluindo digestores anaeróbicos mesófilos e termofílicos, coalhada, dejetos de suínos, composto, solo de 23 tipos ou locais diferentes, e os intestinos de 49 animais diferentes, além de quatro espécimes de fontes humanas, e encontraram Synergistes presentes em 95% dos ecossistemas analisados, embora sua proporção fosse geralmente inferior a 1%^[14][15]. As seqüências de fontes animais formaram seus próprios grupos agrupados, assim como as seqüências de digestores, solo e placa subgengival humana, sugerindo que subgrupos filogeneticamente definidos de organismos do grupo Synergistes (SGOs) ocupam seus próprios nichos ecológicos individuais^[14].

Synergistota

Synergistes jonesii

É caracterizada como uma bactéria gram-negativa vibrio, ou em forma de bastonete, e é conhecida por ter 0,6-0,8 µm de diâmetro e 1,2-1,8 µm de comprimento. Dado seu habitat dentro do rúmen, é considerado uma bactéria termofílica, que segue sua categorização na subseção de Synergistota: Thermanaerovibrio. Também atribuído ao seu habitat é o fato de que S. jonesii é anaeróbico. Outro aspecto importante é que não contém nenhum cili ou flagelo, tornando-se uma bactéria não-móvel. Uma das facetas mais intrigantes de S. jonesii é a sua capacidade de degradar os piridinodióis tóxicos que de outra forma prejudicariam o hospedeiro ruminante. S. jonesii contém alta atividade da hidrogenase que permite a degradação anaeróbica de pirindinodiol quando também na presença de metil viologen ou na presença de alfa-cetoácidos sob hidrogênio ou nitrogênio gasoso^[16].

A detecção molecular da estirpe do tipo S. jonesii (78-1, ATCC 49833) foi demonstrada pela primeira vez por McSweeney et al.^[17] (1993)utilizando sondas oligonucleoticas direcionadas para ARN 16S radiomarcadas (32P) e fluorescentes. Posteriormente, conjuntos de primers para detecção baseada em PCR e enumeração de regiões genômicas de S. jonesii foram desenvolvidos por Yang et al.^[18] (1999) e posteriormente avaliada para sensibilidade de Anderson et al.^[19] (2004). No entanto, a natureza / função deste DNA molde no genoma de S. jonesii era desconhecida, o que levanta dúvidas sobre a especificidade potencial deste método de detecção. Klieve et al.^[20] (2002) utilizaram um par de primers do gene 16S rRNA (rADN) consistindo de um primer bacteriano universal (Primer 357F, Lane 1991) e iniciador DHP 1006^[17] para amplificar um produto específico de 438 nucleotídeos para S. jonesii.

Outro conjunto de primers 16S rDNA para S. jonesii (sng796f e sng1001r) foi usado por Derakhshani et al. ^[21](2015), mas não relataram sua validação. Na tentativa de aumentar a sensibilidade e especificidade da detecção, Graham et al.^[22] (2013) utilizaram uma abordagem de nested PCR 16S rDNA para monitorar a presença de S. jonesii em bovinos de propriedades do norte da Austrália. Este método detectou S. jonesii em <10% do gado testado, apesar de vários rebanhos terem sido inoculados com a bactéria e a degradação DHP estar ocorrendo. A anise da sequência dos amplics de 16S rDNA de amostras positivas para S. jonesii mostrou que todos apresentavam perfis de sequcias diferentes em comparao com a estirpe de tipo 78-1 de S. jonesii ATCC.

Outro levantamento de ruminantes em diferentes regiões geográficas confirmou a presença de S. jonesii em bovinos, caprinos, ovinos, iaques e búfalos da Austrália, China, Brasil, Tailândia, Indonésia e Vietnã por meio de uma abordagem melhorada de nested 16S rDNA PCR^[23].

A análise de sequências destes produtos de PCR revelou pelo menos 4 loci com mutações pontuais (polimorfismos de nucleotídeo único; SNPs) em comparação com a estirpe do tipo ATCC. A especificidade do ensaio de PCR foi melhorada por Halliday et al.^[24] (2018), mas mostrou que <50% das amostras do rúmen foram positivas para S. jonesii em um grupo de bovinos que degradam parcialmente a DHP. Estes estudos indicam que a bactéria está freqüentemente presente, mas abaixo do limite de detecção (104‒105 células / mL) e, portanto, ensaios moleculares aprimorados são necessários para o monitoramento de populações de S. jonesii in vivo.

Metabolismo

Synergistes jonesii é um quimiorganotrofo que se baseia em produtos químicos orgânicos para sua fonte de energia e carbono. Como S. jonesii é estritamente anaeróbico, a principal via metabólica desse micróbio é a fermentação. Os piridinadiol, arginina e histidina são metabolizados pelo micróbio para energia e carbono. A arginina é metabolizada usando a via da arginina deaminase e ainda é incerto sobre como a histidina é degradada pela célula. Quando a arginina é metabolizada pelas vias da arginina desaminase, seus produtos são dióxido de carbono, acetato, butirato, citrulina e ornitina. Quando a histidina é metabolizada, os produtos são dióxido de carbono, acetato, butirato, citrulina e ornitina, e indiretamente formiato e propionato^[25].

Energia

Esta bactéria é capaz de utilizar os aminoácidos arginina e histidina para o crescimento^[26].

A fonte mais provável do nitrogênio que este micróbio utiliza é a metabolização da arginina e da histidina. Quando ambos os substratos são metabolizados, a amônia é um dos produtos das vias^[26].

O Synergistes jonesii é único porque atualmente é o único microrganismo do rúmen conhecido a utilizar a arginina e a histidina como principal fonte de energia e substratos produtores de carbono. Um terceiro aminoácido que S. jonesii parecia capaz de metabolizar era a glicina, embora em menor grau a partir de arginina e histidina. Descobriu-se que a arginina era degradada em S. jonesii pela via da arginina deaminase e produzia dióxido de carbono, acetato, butirato, citrulina e ornitina. O metabolismo de histidina também produziu dióxido de carbono, acetato, butirato, citrulina e ornitina, além de fornecer carbono para formato e propionato. Devido ao fato de que os aminoácidos arginina e histidina são a principal fonte de carbono para Synergistes jonesii, pode permitir que o microorganismo compita no rúmen e ocupe um nicho individualizado dentro da comunidade^[26].

Ecologia

O único habitat conhecido para Synergistes jonesii está dentro do rúmen. Este micróbio foi isolado pela primeira vez a partir do rúmen de uma cabra no Havaí e desde então tem sido encontrado no rúmen do gado. S. jonesii não é um micróbio comum nas populações de ruminantes, mas algumas distribuições geográficas foram mostradas^[26].

Filogenia

A filogenia baseada no trabalho do Projeto Árvore Viva Todas as Espécies chamado All-Species Living Tree Project.

Acetomicrobium flavidum (type sp.) [was Bacteroideaceae]   Anaerobaculum   A. hydrogeniformans     A. thermoterrenum           Thermovirga lienii         Aminiphilus circumscriptus     Thermanaerovibrio   T. acidaminovorans (type sp.)     T. velox         Synergistes jonesii   Cloacibacillus   C. evryensis     C. porcorum                   Lactivibrio alcoholicus       Aminivibrio pyruvatiphilus     Fretibacterium fastidiosum       Aminobacterium   A. thunnarium       A. colombiense (type sp.)     A. mobile               Jonquetella anthropi     Pyramidobacter piscolens     Dethiosulfovibrio   D. salsuginis       D. peptidovorans (type sp.)       D. acidaminovorans     D. marinus     D. russensis

Referências

1. Oren A, Garrity GM (2021). «Valid publication of the names of forty-two phyla of prokaryotes». Int J Syst Evol Microbiol. 71 (10). 5056 páginas. PMID 34694987. doi:10.1099/ijsem.0.005056 
2. Jumas-Bilak, E.; Roudiere, L.; Marchandin, H. (30 de abril de 2009). «Description of 'Synergistetes' phyl. nov. and emended description of the phylum 'Deferribacteres' and of the family Syntrophomonadaceae, phylum 'Firmicutes'». INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY. 59 (5): 1028–1035. ISSN 1466-5026. doi:10.1099/ijs.0.006718-0 
3. Allison, Milton J.; Mayberry, Wiliam R.; Mcsweeney, Christopher S.; Stahl, David A. (1992). «Synergistes jonesii, gen. nov., sp.nov.: A Rumen Bacterium That Degrades Toxic Pyridinediols». Systematic and Applied Microbiology. 15 (4): 522–529. ISSN 0723-2020. doi:10.1016/s0723-2020(11)80111-6 
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