Variovorax paradoxus es una proteobacteria beta gramnegativa del género Variovorax . [1] Las cepas de V. paradoxus se pueden clasificar en dos grupos, oxidantes de hidrógeno y cepas heterotróficas, ambas aeróbicas. [3] El nombre del género Vario-vorax (varios-voraces; devoran una variedad de sustratos) y el nombre de la especie para-doxus (opinión contraria) reflejan tanto la dicotomía de los metabolismos de V. paradoxus , como su capacidad para utilizar una amplia gama de compuestos orgánicos. [1]
Morfología y fisiología
Las células de V. paradoxus tienen forma de varillas curvas, con dimensiones de 0,3-0,6 x 0,7-3,0 μm de tamaño y normalmente se presentan como células individuales o en pares de células. Típicamente, las células tienen 1-3 flagelos degenerados y perítricos. Las colonias de V. paradoxus son de color verde amarillento, debido a la producción de pigmentos carotenoides, y a menudo tienen un brillo iridiscente. [4] La forma de la colonia normalmente es convexa, redonda y lisa, pero también puede mostrar márgenes planos y ondulados. [1] V. paradoxus crece óptimamente a 30 °C en la mayoría de los medios de crecimiento, incluido M9-glucosa. En agar nutritivo y agar M9-glucosa, las colonias tardan entre 24 y 48 horas en crecer hasta unos pocos milímetros de tamaño.
El pantotenato es una fuente de carbono característica utilizada por V. paradoxus; fue el uso de esta única fuente de carbono lo que condujo al aislamiento de la primera cepa conocida de V. paradoxus . [3] Los polihidroxialcanoatos (PHA), incluido el poli-3-hidroxibutirato (3-PHB), se almacenan intracelularmente en las células de V. paradoxus cuando el carbono es abundante y otros factores limitan el crecimiento [3] [4] [5]
Secuencias del genoma
Se han secuenciado los genomas de cuatro cepas de V. paradoxus , S110, [6] EPS, [7] B4 [8] y TBEA6. [9] S110 se aisló del interior de una planta de patata y se identificó como un degradador de AHL. Esta cepa tiene dos cromosomas (5,63 y 1,13 Mb), un contenido de G+C del 67,4% y un número previsto de 6279 marcos de lectura abiertos (ORF). [6] EPS se aisló de la comunidad rizosfera del girasol ( Helianthus annuus ), y se estudió inicialmente por su motilidad. Tiene un cromosoma (6,65 Mb), un contenido de G+C del 66,48% y un total de 6008 genes identificados. [7] Los genomas de B4 y TBEA6 se secuenciaron con interés específico para comprender mejor las capacidades de las cepas para degradar mercaptosuccinato y ácido 3,3-tiodipropiónico respectivamente. [8] [9]
Aparición
V. paradoxus se encuentra en todas partes y se ha aislado de una amplia gama de ambientes, incluidos el suelo, [10] [11] la rizosfera de numerosas especies de plantas, [6] [10] [12] el agua potable, [13] el agua subterránea, [14] las filtraciones de hierro en agua dulce, [15] los depósitos de ferromanganeso en sistemas de cuevas carbonatadas, [16] los sedimentos marinos profundos, [17] los desechos de minas de plata, [18] el agua de drenaje de minas de oro y arsenopirita, [19] el lixiviado de neumáticos de caucho [20] y la nieve superficial. [21] En particular, V. paradoxus es abundante en numerosos ambientes que están contaminados con compuestos orgánicos recalcitrantes o metales pesados. V. paradoxus también se encuentra comúnmente en las comunidades de la rizosfera de las plantas y es una bacteria promotora del crecimiento de las plantas (PGPB). Es en estos dos tipos de ambientes en los que V. paradoxus se ha estudiado más extensamente. [4]
Papel en el medio ambiente
Las diversas capacidades metabólicas de V. paradoxus le permiten degradar una amplia gama de contaminantes orgánicos recalcitrantes, entre ellos el 2,4-dinitrotolueno, los policarbonatos alifáticos y los bifenilos policlorados. Se ha sugerido que sus capacidades catabólicas y anabólicas podrían utilizarse en biotecnología, por ejemplo para neutralizar o degradar contaminantes en sitios contaminados. [4]
El papel de V. paradoxus en la rizosfera de la raíz de la planta y el suelo circundante se ha investigado en varias especies de plantas, con mecanismos de promoción del crecimiento implicados que incluyen la reducción del estrés de la planta, el aumento de la disponibilidad de nutrientes y la inhibición del crecimiento de patógenos de las plantas; muchos de estos mecanismos se relacionan con las capacidades catabólicas de las especies. [6] En la rizosfera de las plantas de guisante ( Pisum sativum ), se ha demostrado que V. paradoxus aumenta tanto el crecimiento como el rendimiento al degradar la molécula precursora de etileno 1-aminociclopropano-1-carboxilato (ACC), utilizando una desaminasa ACC secretada. [22] También se han identificado cepas de V. paradoxus que pueden degradar N-acil homoserina-lactonas (AHL), moléculas de señalización microbiana implicadas en la detección de quórum. [23] Se plantea la hipótesis de que esta capacidad podría proporcionar una protección a la planta huésped contra la infección patógena, con el impacto de la extinción del quórum para reducir la virulencia en las cepas patógenas presentes. [24]
V. paradoxus participa en el ciclo de numerosos elementos inorgánicos, incluidos arsénico, [25] [26] azufre, [10] manganeso [27] [28] y tierras raras [29] en una variedad de suelos, agua dulce y ambientes geológicos. En el caso del arsénico, se cree que V. paradoxus oxida As (III) a As (V) como un mecanismo de desintoxicación. [25] V. paradoxus se ha encontrado en una variedad de entornos rocosos, incluidas cuevas de carbonato, escombros de minas y sedimentos marinos profundos, pero el papel de este organismo dentro de estos entornos no se ha estudiado en gran medida. [16] [17] [18] La especie también es tolerante a una gran cantidad de metales pesados, incluidos cadmio, [30] cromo, cobalto, cobre, plomo, mercurio, níquel, plata, [18] zinc [31] en concentraciones mM. [32] A pesar de esto, se sabe muy poco sobre las adaptaciones fisiológicas que utiliza V. paradoxus para sustentar esta tolerancia. El genoma secuenciado de la cepa endofítica V. paradoxus S110 proporciona algunas pistas sobre la tolerancia a los metales del organismo al identificar maquinaria molecular clave en el procesamiento de metales como el complejo de arsénico reductasa ArsRBC, ATPasas transportadoras de metales de tipo P1 y un sistema de eflujo antiportador quimiosmótico similar a CzcCBA de Cupriavidus metallidurans . [6] Las especies de Cupriavidus , incluida C. metallidurans , están bien caracterizadas en el campo de las interacciones microbio-metal, y se encuentran dentro del mismo orden (Burkholderiales) que V. paradoxus . Tanto la especie C. necator como C. metallidurans (cuando no se distinguen como especies separadas) se clasificaron originalmente en los géneros Alcaligenes junto con V. paradoxus ( Alcaligenes eutrophus y Alicaligenes paradoxus ). [3] [33] Esta relación con otras especies resistentes a metales pesados puede ayudar a explicar parcialmente la historia evolutiva de la tolerancia a los metales de V. paradoxus .
Motilidad y formación de biopelículas
Se ha demostrado que la cepa EPS de V. paradoxus es capaz de tener movilidad enjambre y de formar biopelículas . [34] [35] Jamieson et al. demuestran que alterar las fuentes de carbono y nitrógeno proporcionadas en el agar de enjambre provoca variaciones tanto en el tamaño como en la morfología de las colonias de enjambre. [34] Los estudios de mutagénesis han revelado que la capacidad de enjambre de V. paradoxus depende en gran medida de la producción de surfactante involucrada en un gen, un componente de pili tipo IV y el sistema de dos componentes ShkRS . [35] Las biopelículas densas de V. paradoxus se pueden cultivar en medio M9 con fuentes de carbono que incluyen d-sorbitol, glucosa, ácido málico, manitol y sacarosa y casaminoácidos. Se planteó la hipótesis de que la producción de exopolisacárido es un factor de control en la formación de biopelículas. Las biopelículas de V. paradoxus adoptan una morfología de panal, como se identifica en muchas otras especies de bacterias formadoras de biopelículas. [34]
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Enlaces externos
Cepa tipo de Variovorax paradoxus en BacDive: la base de metadatos de diversidad bacteriana