Lankide:GoizaldeH/Proba orria

Wikipedia, Entziklopedia askea

Deinococcus radiodurans[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Deinococcus radiodurans bakterio extremofilo gisara sailkatzen da. Hau da, muturreko baldintzetan bizitzeko gai da. Izan ere, erradiazioarekiko erresistentzia handienetarikoa du. Gainera, poliextremofiloa da; hots, hainbat muturreko baldintza pairatzeko gai da era berean, hala nola; Tª baxuei, deshidratazioari, ingurune azidoei, elikagai gutxiei vacuum ingelesez).

Sailkapena eta izena[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Deinococcus radiodurans izena antzinako grezieratik eratorria da: δεινός (deinos) eta κόκκος (kokkos); baita Latinetik eratorria ere: radius eta durare. Hain zuzen ere, "sekulako grano" (terrible grain/berry) erradiazioarekiko jasangarritasuna duena. Lehenago Micrococcus generoan sailkatuta zegoen, hortaz Microccocus radiodurans zuen izena. Dena den, gerora RNA erribosomikoaren azterketa molekularrei esker Deinococcus generoan sailkatu zuten, eta gaur egungo izena hartu du. Deinococcus generoa eta Thermus generoa oso ahaidetuta daudela uste da azken azterketa molekularretan oinarrituta.
Espezie hau gainera, genero honen espezie tipoa da. Izan ere, ikerketa gehienak honen inguruan daude eginak.

Deskribapena[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Bakterio Gram positiboa da. Ez du esporarik eratzen eta ez da mugikorra. [1]Bakterioak erraz kultibatzen dira, medio konplexuetan eta erraza da isolatzea, endosporek baino erradiazio altuagoa jasaten baitute. Ez da mikroorganismo honek eragiten duen gaixotasunik ezagutzen.

Deinococcus radiodurans-en genoma osoa bi kromosomez osatuta dago (2.600.000 eta 410.000 bp ingurukoak direnak). Bestalde, baditu bi plasmido ere; megaplasmido bat (177.000 bp ingurukoa) eta plasmido txiki bat (45.000 bp ingurukoa). Genoma totalak; 3.200.000 bp-duna izanik, gutxi gorabehera. Hainbat erresistentzia mekanismo genetikoki ezarrita daude, hainbat abilezia dituelarik. [2]

Morfologia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

1,5 eta 3,5 µm-ko diametroa daukan mikroorganismoa da, nahiko handia kontsideratzen delarik. Normalean lau zelula elkarrekin paratzen dira, tetrada eratuz. Hazkuntza faktore jakinpean, morfologia dimero, tetramero eta multimeroak lor daitezke. Koloniak, leunak eta ganbilak izaten dira; kolore gorri-arrosadunak.[3] Gram positiboak diren arren, Gram negatiboen hormaren ezaugarriak erakusten dituzte.

Deinococcus radiodurans zelularen horma ikertu izan da 1960-tik. Horma zelularra honako osagaiez osatuta dago; mintz plasmatikoa, eremu periplasmiko, peptidoglikanozko geruza, geruza interstiziala, lipidoan aberatsa den geruza, S-geruza eta kanpoaldenean dagoen karbohidrato kate luzeak. Aipatu bezala, kanpo mintza dute, Gram negatiboena bezalakoa, baina lipopolisakaridorik gabe. Hormaren azken lau geruzek, karotenoideekin batera, "geruza-arrosa" moduan ezagutzen dena eratzen dute, kolore arrosa ematen diena. Morfologia zehatza eragiten duen geruza, lipidoan aberatsa dena ondorioztatu zuten. Hori kenduta, berezko morfologia galtzen baitzuen mikroorganismoak. [4]

Habitata[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Familia honetako kideak munduko hainbat tokitatik isolatu diren arren, hauen habitat naturala ez da oraindik zehaztu. Hala ere, banaketa zabala daukaten lurreko mikroorganismoak direla pentsatzen da. Isolatutako leku hauek, materia organikoan aberatsak dira, hala nola, lurzorua, animalien gorozkiak, prozesatutatko haragiak eta hondakin-urak.

Horrez gain, Deinococcus arrakasta handiz isolatu da elikagai lehorretan, geletako hautsean, medikuen tresnetan eta ehunetan. Beraz, ikusi da familia honek mantenugai urriko ingurune lehorretan bizitzeko ahalmena daukala. Isolaketa hauek baliogarriak izan dira ikusteko mikroorganismo hauek estres handiko ingurumen baldintzei aurre egiteko eboluzionatu zutela. Aipatzekoa da, Deinococcus radiodurans-ek lehorketaren aurrean erresistentzia handia erakusten duela, eta erradiazio ionizatzaileari eta lehorketari daukan erresistentzia estuki lotuta daudela.[5] Dena den, beste hainbat habitetatik isolatu dira, esate baterako, erreaktore nuklearetatik eta letalak izan litezkeen erradiazio iturrietetik gertu ere. [6]

Metabolismoa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Derrigorrezko kimioorganoheterotrofo aerobioa da. Hau da, oxigenoa erabiltzen du konposatu kimikoetatik energia eskuratzeko ingurutik. Hain zuzen ere, konposatu kimiko organikoak oxidatzen ditu, oxidazio horren bidez energia lortzeko. Horretan baitatza kimioorganotrofiak. Gainera C iturri moduan, ez du CO2-a soilik erabiltzen (horregatik deritzogu heterotrofoa). Honetaz gain, glukosa 2 eratan asimilatzeko gai da, glukolisiaren bidez eta pentosa fosfatoaren bidean.[7]

Ezaugarri nagusienetakoa mikroorganismo honen metabolismoari dagokionez, ondo babesturiko proteoma funtzionala da. Proteoma horrek estalki edo zorro berezia ekoizten baitu, zelula inguratzen duena eta osaketa zelularra erradiazioetatik babesten duena, konponketa molekular eta hainbat prozesuren bidez. Beraz, zelulen hilkortasun tasa proportzionala da proteinen ez-funtzionaltasunarekin, DNAren gaitzarekin baino. Ondorio finala beraz, proteinen mantenua biziraupenerako pentsatzen zena baino askoz garrantzitsuagoa dela.

Beraz hau jakinda, metabolismo aktiboa izan beharko du. Proteinen sintesiak altua izan behar baituelako. [8]

Erresistentzia motak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Deinococcus radiodurans eta genero bereko beste zenbait bakteriok izugarrizko erresistentzia erakusten dute hainbat erasoren aurrean; izpi ultramoreen eta ionizatzaileen erradiazioari, deshidratazioari eta agente mutagenikoek eragindako mutazioei. Bereziki, erradiazio ionizatzailearen aurrean erakusten duten erresistentzia dela-eta dira ezagunak eta Pyrococcus, Deinococcus eta Rubrobacter dira erradiazioarekiko erresistentzia handiena azaltzen duten generoak.

Eraso hauek guztiak, DNA-n kalteak eragiten dituzte, batez ere, helize bikoitzaren apurketa eragiten dute, mikroorganismoentzat letala dena. Jadanik ezaguna da, erresistentzia hauek DNA-ren prebentzio eta erreparazio ergainkorrari esker gauzatzen direla.

Deshidratazio erresistentzia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Deshidratazioak, erradiazio ionizatzailearen antzera, DNA helize bikoitzaren apurketa eragiten du. Apurketa hauek konpondu egin behar dira, bestela mikroorganismoaren heriotza eragiten dute, beraz, konpontzeko, apurtutako DNA zatiak berriz elkartu behar dira. Lehorketaren aurrean jasandako esposizio luzeek DNA-ren erreparazio mekanismoen sorrera ekarri zutela uste da, eta honekin batera erradiazio ionizatzailearen aurkako erresistentzia.[9] Honekin jarraituz, erradiazio ionizatzaileari sentikorrak diren andui desberdinekin frogak egin dira eta lehorketari ere sentikorrak direla baieztatu da. Beraz, D.radiodurans deshidratazioari moldatutako organismoa da, eta ondorioz, DNA konpontzeko daukan ahalmena moldapen ebolutibo horren adierazle da.[5]

Erradiazio-erresistentzia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Izpi ultramoreen eta ionizatzaileen erradiazioak, zenbait ondorio eragiten dituzte mikroorganismoengan. Horietako batzuk, adibidez, mugikortasunaren galera eta fotosintesia inhibitzea dira, baina ondoriorik larrienetarikoa azido nukleikoetan gertatzen da. Izpi hauek, DNA-n modu ez-zuzen batean eragin dezakete O2 espezie erreaktiboen sorrera dela-eta. Espezie hauek, DNA-ren baseak modifika edo harizpi baten edo bietan mozketak eragin ditzakete, harizpi bikotza apurtuz. Ondorio hauek, letalak izaten dira ia mikroorganismo guztientzat, hauen heriotza eraginez. Hau ez gertatzeko, mikroorganismo batzuek DNA babesteko mekanismoak garatu dituzte.

Deinococcus radiodurans-ek erradiazioaren 10 Gy γ erradiazio jasan ditzazke, gizakiarentzat letala dena, eta ez du funtzionaltasun zelularrik galtzen. Izan ere, 5,000 Gy jasan ditzazke bideragarritasunik galdu gabe, baina hortik gorako erradiazioak DNA-n kalteak eragiten ditu. Adibidez, 6,000 Gy γ erradiaziok, DNA helize bikoitzan 200 apurketa eragiten ditu eta helize bakar batean 3,000 apurketa baino gehiago.[5]

Babes mekanismo hauek azaltzea ez da oso erraza izan. Izan ere, Lurreko espezieek ez dute izpi ultramoreen erradiazio-maila hain alturik jasan, beraz, ez da fenotipo hau garatzeko hautespen presiorik gertatu. Honek, izpi ultramore eta ionizatzaileekiko mikroorganismo hauen erresistentzia azaltzeko, hainbat hipotesiren sorrera ekarri du. Aurreko atalean aipatu den moduan, mikroorganismo hauek ingurumen baldintza konkretu batera moldatzeko garatu zuten mekanismo hau, deshidratazioari aurre egiteko, hain zuzen ere, eta hemendik abiatuta garatu dituzte erradiazioaren aurkako mekanismoak.[9]

Efektu mutagenikoekiko erresistentzia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

D. radiodurans-ek mutageno askoren efektuekiko erresistentzia du. Horrek esan nahi du, agente horiek DNA-n sortutako kalteak, hots, mutazioak konpontzeko gai direla. Espezie honen kontra erabil daitezkeen agente bakarrak nitrosoguanidina motakoak dira. Izan ere, agente horiek mutazioen ordez, delezioak eragiten dituzte eta horiek ezin dituzte konpondu. [6]

Erresistentzia mekanismoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Organismo honi buruz egindako ikerketek erakutsi dute oso eraginkorra dela DNA kaltetua banatzen. Kate bakarreko edo bikoitzeko DNA-n gertatutako hausturak konpontzeko zenbait entzima ditu. Entzima horiekin, argi ultramoreen ondorioz eratutako timina dimeroak banatu eta konpontzen dituzte.

Deinococcus genero barruan, Deinococcus radiodurans espeziea da gehien aztertu dena. Honen genoma osoa bi kromosomaz, megaplasmido batez eta plasmido txiki batez dago osatuta. Hau aztertuz, ikusi da adierazpen naturalak aurreikusitako hobekuntza nabarmenak erakusten dituzten lau gene-klase dituela:

  • DNA, RNA eta proteina kaltetuak ezabatzeko geneak.
  • Proteina kaltetuen tolespena eta erreparazioa hobetu dezaketen txaperoiak.
  • Proteasa kantitate oso handia, beste mikroorganismoekin konparatuz.[10]
  • Desintoxikazio proteinak, ahalmen antioxidatzailea ematen diotenak. Adibidez, superoxido dismutasak eta bi katalasa, oxigeno eta beste substantzia toxikoen erradikal askeak ezabatzeko. Bestalde, Escherichia coli bakterioan agertzen den DPS proteinaren homologo bat daukate. Proteina hauek, zelulak babesten dituzte ingurumen baldintza txarren aurrean, estres oxidatiboa eta elikadura eskasia barne.[11]

Aplikazioak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

D. radiodurans bioerremediazioan erabiltzen da. Bioerremediazioa[12] da, organismo bizien gaitasun katalitikoak, kutsatzaileak degradatu eta eraldatzeko erabiltzea, ekosistema lurtar eta urtarrak inguruneko kutsatzaileetatik babesteko. Bakterio hau, arma nuklearren eraketaren ostean sorturako hondakin erreaktiboez desegiteko erabilgarria dela ikusi da. Hondakin horiek oso toxikoak direnez, biobolatilizazioaren bidez egiten da. Biobolatilazioa da, zenbait metal astun metilatzea, konposatua toxikotasun maila txikiagoa duen forma batera aldatuz, adibidez merkurioa.

Hondakin erreaktiboak dauden lekuetan normalean merkurio ionikoa Hg (II) egoten da eta hori oso toxikoa da. Horregatik, D. radiodurans andui batzuk sortu dira, eta horiek, Hg (II) rekiko erresistentea den gene bat, Escherichia coli BL308 anduitik klonatutakoa, adierazten dute. Ikusi da gai direla hondakin erreaktiboak dauden tokietan dagoen erradiazioa baino maila altuagoak jasateko.[13] Modu honetan, merkurio reduktasa entzimaren jardueraren ondorioz, Hg (II), Hg0 hegakorrera erreduzitzen dutela jakin da, ez dena hain toxikoa. Honetaz gain, egiaztatu da beste gene talde batzuk eta D. radiodurans erabil litezkeela hondakin erreaktibo mistoen tratamendurako[14].

Bioerremediazioaz gain, beste aplikazio batzuk izan ditzakeela uste da. Esaterako, ikertua izaten ari da, lehen aipatutako ahalmen antioxidatzailea, uste baita hori baliatuz farmako antioxidatzaile berriak aurki litezkeela. [15]

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. (Ingelesez) Battista, J. R.; Mattimore, V.. (1996-02-01). «Radioresistance of Deinococcus radiodurans: functions necessary to survive ionizing radiation are also necessary to survive prolonged desiccation.» Journal of Bacteriology 178 (3): 633–637. doi:10.1128/jb.178.3.633-637.1996. ISSN 0021-9193. PMID 8550493. Noiz kontsultatua: 2019-03-04.
  2. White, O.. (1999-11-19). «Genome Sequence of the Radioresistant Bacterium Deinococcus radiodurans R1» Science 286 (5444): 1571–1577. doi:10.1126/science.286.5444.1571. Noiz kontsultatua: 2019-03-05.
  3. (Ingelesez) Jena, Sidhartha S.; Joshi, Hiren M.; Sabareesh, K.P.V.; Tata, B.V.R.; Rao, T.S.. (2006-10). «Dynamics of Deinococcus radiodurans under Controlled Growth Conditions» Biophysical Journal 91 (7): 2699–2707. doi:10.1529/biophysj.106.086520. PMID 16829564. PMC PMC1562370. Noiz kontsultatua: 2019-03-05.
  4. «ScienceDirect» www.sciencedirect.com Noiz kontsultatua: 2019-03-05.
  5. a b c Battista, J. R.. (1997). «AGAINST ALL ODDS: The Survival Strategies of Deinococcus radiodurans» Annual Review of Microbiology 51 (1): 203–224. doi:10.1146/annurev.micro.51.1.203. PMID 9343349. Noiz kontsultatua: 2019-03-10.
  6. a b 1949-, Madigan, Michael T.,. (2004). Brock biología de los microorganismos. (10a ed. argitaraldia) Prentice Hall Hispanoamericana ISBN 8420536792. PMC 62338350. Noiz kontsultatua: 2019-03-08.
  7. Gerber, E; Bernard, R; Castang, S; Chabot, N; Coze, F; Dreux-Zigha, A; Hauser, E; Hivin, P et al.. (2015-7). «Deinococcus as new chassis for industrial biotechnology: biology, physiology and tools» Journal of Applied Microbiology 119 (1): 1–10. doi:10.1111/jam.12808. ISSN 1364-5072. PMID 25809882. PMC PMCPMC4682472. Noiz kontsultatua: 2019-03-10.
  8. Krisko, Anita; Radman, Miroslav. (2013-07-01). «Biology of extreme radiation resistance: the way of Deinococcus radiodurans» Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 5 (7) doi:10.1101/cshperspect.a012765. ISSN 1943-0264. PMID 23818498. PMC PMC3685888. Noiz kontsultatua: 2019-03-05.
  9. a b Alcántara Díaz, David; Alcántara Díaz, David. (00/2014). «Origen y mecanismos de la radio-resistencia en Deinococcus radiodurans» REB. Revista de educación bioquímica 33 (4): 96–103. ISSN 1665-1995. Noiz kontsultatua: 2019-03-11.
  10. (Ingelesez) «Deinococcus radiodurans» www.esrf.eu Noiz kontsultatua: 2019-03-06.
  11. (Ingelesez) Fraser, Claire M.; Venter; Craig, J.; Smith, Hamilton O.; Salzberg, Steven; Nelson, Karen E.; Ketchum, Karen A.; Fleischmann, Robert D. et al.. (1999-11-19). «Genome Sequence of the Radioresistant Bacterium Deinococcus radiodurans R1» Science 286 (5444): 1571–1577. doi:10.1126/science.286.5444.1571. ISSN 0036-8075. PMID 10567266. Noiz kontsultatua: 2019-03-13.
  12. Txantiloi:Gaztelera Garbisu C., Amézaga i. eta Alkorta I.. (PDF) BIOREMEDIACION Y ECOLOGIA. Noiz kontsultatua: 2019/02/24.
  13. Brim, H.; McFarlan, S. C.; Fredrickson, J. K.; Minton, K. W.; Zhai, M.; Wackett, L. P.; Daly, M. J.. (2000-1). «Engineering Deinococcus radiodurans for metal remediation in radioactive mixed waste environments» Nature Biotechnology 18 (1): 85–90. doi:10.1038/71986. ISSN 1087-0156. PMID 10625398. Noiz kontsultatua: 2019-02-24.
  14. Covarrubias, Sergio Abraham; García Berumen, José Abraham; Peña Cabriales, Juan José. (2015). «El papel de los microorganismos en la biorremediación de suelos contaminados con metales pesados» Acta Universitaria 25 (3) ISSN 0188-6266. Noiz kontsultatua: 2019-02-24.
  15. (Ingelesez) Chen, Ling-Ling; Na Gao; Li, Xue-Juan; Zhang, Hong-Yu. (2009-06). «Antioxidants used by Deinococcus radiodurans and implications for antioxidant drug discovery» Nature Reviews Microbiology 7 (6): 476. doi:10.1038/nrmicro2073-c1. ISSN 1740-1534. Noiz kontsultatua: 2019-03-12.