Bacillus sphaericus (Lisinibacillus sphaericus)
Especies de bacteria

Bacillus sphaericus (Lisinibacillus sphaericus)
Clasificación científica Editar esta clasificación
Dominio:Bacteria
Filo:Bacillota
Clase:Bacilos
Orden:Caryofanales
Familia:Bacilláceas
Género:Lisinibacillus
Especies:
L. sphaericus
Nombre binomial
Bacillus sphaericus (Lisinibacillus sphaericus)
(Meyer y Neide 1904) Ahmed y otros 2007

Lysinibacillus sphaericus (anteriormente conocido como Bacillus sphaericus ) [1] es una bacteria grampositiva , mesófila y con forma de bastón que se encuentra comúnmente en el suelo. Puede formar endosporas resistentes que son tolerantes a altas temperaturas, productos químicos y luz ultravioleta y pueden permanecer viables durante largos períodos de tiempo. Es de particular interés para la Organización Mundial de la Salud debido al efecto larvicida de algunas cepas contra dos géneros de mosquitos ( Culex y Anopheles ), [2] más efectivo que Bacillus thuringiensis , frecuentemente utilizado como control biológico de plagas . Las células de L. sphaericus en estado vegetativo también son efectivas contra larvas de Aedes aegypti , [3] un importante vector de los virus de la fiebre amarilla y el dengue .

En un ámbar de 25 millones de años de la República Dominicana se encontró una bacteria similar a esta especie . La endospora fue revivida con éxito. [4]

Clasificación

La reclasificación de Bacillus sphaericus a Lysinibacillus sphaericus se basa en el hecho de que el género Lysinibacillus , a diferencia de las especies tipo del género Bacillus , contiene peptidoglicano con lisina , ácido aspártico , alanina y ácido glutámico . [1]

L. sphaericus tiene cinco grupos de homología (IV), y el grupo II se divide en los subgrupos IIA y IIB. [5] Incluso antes de que se conocieran los genomas completos, se propuso que estos grupos representaran especies distintas , debido a los bajos niveles de homología entre los grupos. En 2015, los estudios a escala del genoma de Xu et al. muestran que la especie actual es parafilética y subsume a L. fusiformis y L. boronitolerans . [6] La comparación del genoma completo de GTDB coincide en la necesidad de dividir las especies. [7]

Control biológico de plagas

Las cepas entomopatógenas se encuentran en el subgrupo de homología IIA, sin embargo, este grupo también contiene aislados no patógenos La actividad insecticida de algunas cepas de L. sphaericus fue descubierta por primera vez en 1965 y estudios posteriores han demostrado que los mosquitos son el principal objetivo de esta bacteria. Hay informes de actividad contra otros organismos como el nematodo Trichostrongylus colubriformis al que tiene efectos letales en los huevos. [8] Es de importante uso en programas de control de mosquitos en todo el mundo y tiene alta especificidad contra larvas de mosquitos además de ser seguro para mamíferos , peces , aves e insectos no dípteros . [2]

Las cepas de alta toxicidad producen durante la esporulación una toxina binaria compuesta por las proteínas BinA (42 kDa ) y BinB ( 51 kDa ) , que es el principal componente insecticida. La proteína BinB actúa uniéndose a un receptor en las células epiteliales del intestino medio, facilitando la entrada de BinA que causa la lisis celular . [9] Después de ser ingeridas por las larvas, estas proteínas se solubilizan en el intestino y sufren proteólisis para activar derivados de menor peso molecular . Las células vegetativas de las cepas de alta y baja toxicidad producen toxinas Mtx1, Mtx2 y Mtx3 , pero Mtx1 y Mtx2 son degradadas por proteasas durante la fase estacionaria , lo que las hace indetectables en cultivos esporulados. [10] Además, se ha determinado la presencia de genes y proteínas de toxinas binarias en 18 cepas patógenas. [11] Las cepas OT4b.2, OT4b.20, OT4b.25, OT4b.26 y OT4b.58 resultaron ser tan tóxicas como las esporas de la cepa de referencia 2362 de la OMS , contra las larvas de C. quinquefasciatus . [12]

Biorremediación

Metales pesados

El potencial de biorremediación de L. sphaericus ha sido ampliamente estudiado: cepas con capacidad de reducción de cromato han sido aisladas de diferentes ambientes contaminados y suelos naturalmente ricos en metales. [13] La cepa JG-A12, aislada de pilas de desechos de minería de uranio en Alemania, también es capaz de unir reversiblemente aluminio , cadmio , cobre , plomo y uranio . [14] Diferentes estudios han demostrado que esta capacidad se debe a la presencia de una superficie proteínica que cubre estas células , llamada capa S , que es capaz de unir altas cantidades de metales pesados ​​​​en soluciones salinas . [15] El potencial biotecnológico entre los aislados colombianos IV (4)10 y OT4b.31 mostró biosorción de metales pesados ​​​​en biomasa viva y muerta . [16] La cepa CBAM5 de L. sphaericus mostró resistencia a 200 mM de arsénico , lo que puede explicarse por la presencia del gen de la arsenato reductasa . [17]

Referencias

  1. ^ ab Ahmed, Iftikhar; Yokota, Akira; Yamazoe, Atsushi; Fujiwara, Toru (2007). "Propuesta de Lysinibacillus boronitolerans gen. nov. sp. nov., y transferencia de Bacillus fusiformis a Lysinibacillus fusiformis comb. nov. y Bacillus sphaericus a Lysinibacillus sphaericus comb. nov". Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 57 (5): 1117-1125. doi : 10.1099/ijs.0.63867-0 . PMID  17473269.
  2. ^ ab Berry, Colin (1 de enero de 2012). "La bacteria Lysinibacillus sphaericus como patógeno de insectos". Journal of Invertebrate Pathology . 109 (1): 1–10. doi : 10.1016/j.jip.2011.11.008 . PMID  22137877.
  3. ^ Santana-Martínez, JC; Silva, JJ; Dussan, J (febrero de 2019). "Eficacia de Lysinibacillus sphaericus contra cultivos mixtos de larvas de laboratorio y recolectadas en el campo de Aedes aegypti y Culex quinquefasciatus". Boletín de Investigaciones Entomológicas . 109 (1): 111-118. doi :10.1017/S0007485318000342. PMID  29784071. S2CID  29162148.
  4. ^ Cano, RJ; Borucki, MK (19 de mayo de 1995). "Reactivación e identificación de esporas bacterianas en ámbar dominicano de entre 25 y 40 millones de años". Science . 268 (5213): 1060–4. doi :10.1126/science.7538699. PMID  7538699.
  5. ^ KRYCH, VIRGINIA K.; JOHNSON, JOHN L.; YOUSTEN, ALLAN A. (1980). "Homologías del ácido desoxirribonucleico entre cepas de Bacillus sphaericus". Revista internacional de microbiología sistemática y evolutiva . 30 (2): 476–484. doi : 10.1099/00207713-30-2-476 .
  6. ^ Xu, Kai; Yuan, Zhiming; Rayner, Simon; Hu, Xiaomin (diciembre de 2015). "La comparación de genomas proporciona información molecular sobre la filogenia del nuevo género reasignado Lysinibacillus". BMC Genomics . 16 (1): 140. doi : 10.1186/s12864-015-1359-x . PMC 4363355 . PMID  25888315. 
  7. ^ "GTDB - Árbol". gtdb.ecogenomic.org .
  8. ^ Bone, Leon W.; Tinelli, Regina (1987-12-01). "Trichostrongylus colubriformis: Actividad larvicida de extractos tóxicos de esporas de Bacillus sphaericus (cepa 1593)". Parasitología experimental . 64 (3): 514–516. doi :10.1016/0014-4894(87)90066-X. PMID  3678452.
  9. ^ Baumann, P; Clark, MA; Baumann, L; Broadwell, AH (septiembre de 1991). "Bacillus sphaericus como patógeno de mosquitos: propiedades del organismo y sus toxinas". Microbiological Reviews . 55 (3): 425–436. doi :10.1128/MR.55.3.425-436.1991. ISSN  0146-0749. PMC 372827 . PMID  1682792. 
  10. ^ Thanabalu, T; Porter, AG (noviembre de 1995). "Expresión eficiente de una toxina mosquitocida de 100 kilodalton en Bacillus sphaericus recombinante deficiente en proteasa". Applied and Environmental Microbiology . 61 (11): 4031–4036. Bibcode :1995ApEnM..61.4031T. doi :10.1128/AEM.61.11.4031-4036.1995. ISSN  0099-2240. PMC 167711 . PMID  8526518. 
  11. ^ "Revista Colombiana de Biotecnología". Revista Colombiana de Biotecnología . 2014. doi : 10.15446/rev.colomb.biote . hdl : 10495/7917 .
  12. ^ Lozano, Lucía C.; Dussán, Jenny (1 de agosto de 2013). "Tolerancia a metales y actividad larvicida de Lysinibacillus sphaericus". Revista Mundial de Microbiología y Biotecnología . 29 (8): 1383–1389. doi :10.1007/s11274-013-1301-9. ISSN  0959-3993. PMID  23504213. S2CID  30523002.
  13. ^ DESAI, C; JAIN, K; MADAMWAR, D (2008). "Evaluación del potencial de reducción de Cr(VI) in vitro en extractos citosólicos de tres especies autóctonas de Bacillus sp. aisladas de vertederos industriales contaminados con Cr(VI)". Tecnología de recursos biológicos . 99 (14): 6059–6069. doi :10.1016/j.biortech.2007.12.046. ISSN  0960-8524. PMID  18255287.
  14. ^ Selenska-Pobell, Sonja; Panak, Petra; Miteva, Vanya; Boudakov, Ivo; Bernhard, Gert; Nitsche, Heino (1 de mayo de 1999). "Acumulación selectiva de metales pesados ​​por tres cepas autóctonas de Bacillus, B. cereus, B. megaterium y B. sphaericus, a partir de las aguas de drenaje de una pila de desechos de uranio". Ecología de microbiología FEMS . 29 (1): 59–67. doi : 10.1111/j.1574-6941.1999.tb00598.x . ISSN  0168-6496.
  15. ^ Sleytr, Uwe B; Györvary, Erika; Pum, Dietmar (1 de septiembre de 2003). "Cristalización de redes de proteínas de la capa S en superficies e interfaces". Progreso en recubrimientos orgánicos . Keystone 2002. 47 (3): 279–287. doi :10.1016/S0300-9440(03)00143-7.
  16. ^ Velásquez, Lina; Dussan, Jenny (15 de agosto de 2009). "Biosorción y bioacumulación de metales pesados ​​en biomasa muerta y viva de Bacillus sphaericus". Revista de materiales peligrosos . 167 (1): 713–716. doi :10.1016/j.jhazmat.2009.01.044. PMID  19201532.
  17. ^ Villegas-Torres, Maria F.; Bedoya-Reina, Oscar C.; Salazar, Camilo; Vives-Florez, Martha J.; Dussan, Jenny (1 de enero de 2011). "Transferencia horizontal del gen arsC entre microorganismos aislados de suelo contaminado con arsénico". International Biodeterioration & Biodegradation . 65 (1): 147–152. doi :10.1016/j.ibiod.2010.10.007.
  • Cepa tipo de Lysinibacillus sphaericus en BacDive, la base de metadatos de diversidad bacteriana
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