Rhodobacter capsulatus

Rhodobacter capsulatus é unha especie de bacteria púrpura, un grupo de bacterias que pode obter enerxía por medio da fotosíntese.

Desta bacteria secuenciouse o xenoma completo, o cal pode consultarse publicamente.

 Descubrimento 

O descubrimento de Rhodobacter capsulatus atribúese ao botánico checo-austríaco Hans Molisch. Este microorganismo, que daquela recibía o nome de Rhodonostoc capsulatum, foi identificado por este autor en 1907 no seu libro Die Purpurbakterien nach neuen Untersuchungen. Despois, C. B. van Niel caracterizou con máis detalle a especie en 1944 e foi renomeada como Rhodopseudomonas capsulata. Van Niel inicialmente describiu 16 cepas de R. capsulata que conseguiu cultivar a partir de mostras de lama recollidas en California e Cuba. En 1984, a especie volveu ser reclasificada como Rhodobacter capsulatus coa introdución do xénero Rhodobacter. Este xénero foi introducido para diferenciar mellor as especies de Rhodopseudomonas con características morfolóxicas diferentes como as que tiñan membranas intracitoplasmáticas vesiculares (compartimentos rodeados de membrana que adoitan estar implicados na fotosíntese), como é o caso de R. capsulatus e R. sphaeroides.

 Características xenómicas 
O xenoma de R. capusulatus consta dun cromosoma grande e un plásmido. Primeiramente utilizouse a secuenciación de Sanger para ensamblar o xenoma. O xenoma completo foi despois analizado usando varios programas: Critica, Glimmer, RNAmmer, tRNAscan, e ARAGORN. Todos estes programas identifican diferentes grupos de xenes, incluíndo os codificantes de proteínas, e xenes de ARNt, ARNtm, e ARNr. O cromosoma é de aproximadamente 3,7-Mb con 3.531 marcos de lectura abertos (ORFs), mentres que o plásmido é máis pequeno, de 133-kb e con 154 ORFs. Dos 3.531 ORFs do cromosoma, a 3.100 asignóuselles unha función coñecida. Outros 610 ORFs tiñan semellanzas con xenes coñecidos, pero as súas funcións aínda non están probadas. O resto dos ORFs eran novos, sen nada similar nas bases de datos UniRef90, NCBI-NR, COG ou KEGG usadas para as comparacións. O material xenético tiña un alto contido GC do 66,6%. R. capsulatus contén todos os xenes necesarios para producir os 20 aminoácidos proteicos, e tamén contén 42 xenes de  transposase e 237 xenes de bacteriófago, incluíndo o axente de transferencia de xenes (GTA). Os datos do cromosoma poden encontrarse na base de datos do NCBI como CP001312, e os do plásmido teñen o número de acceso CP001313.

 Ecoloxía 

Estas bacterias prefiren ambientes acuosos como os que rodean as fontes de auga naturais ou as augas residuais. R. capsulatus foi illada nos Estados Unidos de América e Cuba. Inicialmente, esta bacteria podía cultivarse no laboratorio en mostras en placas tomadas do ambiente con medio RCVBN (ácido DL-málico, sulfato amónico, biotina, ácido nicotínico, elementos traza e algúns compostos adicionais) e incubándoa anaerobicamente con moita luz. As colonias destas placas podían despois ser illadas, cultivadas en cultivos puros e identificadas como R. capsulatus. Coa secuenciación do seu xenoma realizada, pode agora utilizarse a secuenciación do ARN e ADN para identificar esta especie.

 Morfoloxía e características fisiolóxicas 
R. capsulatus é unha bacteria fototrófica con algunhas características distintivas. Poden crecer tomando a forma de bacilos ou de cocobacilos móbiles, o cal depende do seu ambiente. A pH menor de 7 a bacteria é esférica e forma cadeas. Cando o pH sobe de 7 cambia á morfoloxía de bacilo. A lonxitude da bacteria coa forma de bacilo depende tamén do pH; a célula alóngase a medida que o pH sobe. Na súa forma de bacilo tamén tende a formar cadeas que están curvadas na natureza. O artigo orixinal describíaas como "zigzageantes". En resposta ao estrés a pH 8 ou maior a célula mostra pleiomorfismo, ou un crecemento filamentoso anormal e produce unha substancia limosa para a protección. O cultivo anaerobio do organismo produce unha cor marrón, no espectro do marrón amarelado ao vermellón. En medios que conteñan malonato, a cor observada é marrón avermellado ou vermellón. Cando o organismo crece aerobicamente prodúcese unha cor vermella. Esta especie non crece por riba de 30 °C, e crece entre os pHs 6 e 8,5, aínda que no artigo da caracterización da especie non se sinalaron temperaturas específicas e pH óptimos explicitamente. Aínda que a maioría das especies de Rhodobacter son de auga doce e teñen pouca tolerancia ao sal, algunhas cepas de R. capsulatus parecen tolerar ata 0,3 M de NaCl dependendo da súa fonte de nitróxeno.

 Metabolismo 

Como é unha bacteria púrpura non do xofre, pode crecer aerobicamente sen luz, ou anaerobicamente con luz e tamén pode fermentar. Tamén pode realizar a fixación do nitróxeno. En canto ás fontes de carbono, R. capsulatus pode utilizar glicosa, frutosa, alanina, ácido glutámico, propionato, ácido glutárico e outros ácidos orgánicos. Porén, non pode usar manitol, tartarato, citrato, gliconato, etanol, sorbitol, manosa e leucina, o cal é unha característica única de R. capsulatus comparada con outras especies do xénero. Os enriquecementos máis exitosos para esta especie son con proprionato e ácidos orgánicos. En condicións fotoheterótrofas, a cepa R. capsulatus B10 pode usar o acetato como única fonte de carbono, pero o mecanismo que utiliza non foi identificado. As cepas estudadas non hidrolizan a xelatina.

 Importancia 

Rhodobacter capsulatus foi o primeiro organismo no que se observou que producía axentes de transferencia de xenes. Un axente de transferencia de xenes (GTA polas súas siglas en inglés) é unha partícula similar a un fago que transfire pequenas cantidades de ADN desde o cromosoma da célula produtora para colaborar na transferencia horizontal de xenes. O ADN empaquetado nestas partículas é tamén aleatorio; non contén todos os xenes necesarios para a produción de GTA. Aínda que son un pouco similares a  partículas transdutoras, os GTAs non se crean por accidente cando un fago está empaquetando o seu ADN en novas partículas virais. Os xenes dos GTAs e a súa regulación están controladas pola propia célula, non por un fago. Estas partrículas identificáronse primeiro cando os investigadores puxeron en cocultivo varias cepas diferentes resistentes a antibióticos de R. capsulatus e observaron cepas con dobre resistencia. Este intercambio de ADN foi observado primeiro cando se eliminou o contacto entre células e se engadiron DNases, o cal lles permitía descartar como causa a conxugación bacteriana e a transformación. Pouco despois identificouse un pequeno axente filtrable como fonte deste intercambio xenético. Cando se creou unha cepa mutante que sobreproduce estes axentes, probouse que as partículas non eran producidas por un fago, senón pola propia R. capsulatus. Unha vez que se secuenciaron os xenes para a produción de GTA, atopáronse máis especies que producían GTAs, o que fixo que a partir de entón o axente de transferencia de xenes de Rhodobacter capsulatus fose abreviado como RcGTA (en vez de simplemente GTA). Suxeriuse que as condicións ambientais difíciles poden desencadear que a célula empece a producir GTAs, o que permitiría que o ADN xenómico se compartise con outras células e incrementase a diversidade xenética global da poboación.

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
Cepa tipo de Rhodobacter capsulatus en BacDive -  the Bacterial Diversity Metadatabase

 Notas 

Categoría:Bacterias fototróficas
Categoría:Rhodobacterales