Análisis genómico-comparativo de bacterias bioloxiviantes del género acidithiobacillus: de la secuencia genómica al rol ecofisiológico.
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Fecha
2011
Autores
Profesor/a Guía
Facultad/escuela
Idioma
es
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Editor
Universidad Andrés Bello
Nombre de Curso
Licencia CC
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Resumen
RESUMEN: Los genomas de Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 19377 y A. caldus ATCC
51756 han sido secuenciados y anotados. Un análisis bioinformático de estos
dos nuevos genomas en conjunto a los de A. ferrooxidans ATCC 23270 y ATCC
53993, permitieron la predicción de modelos metabólicos y de regulación para
cada especie lo que provee una oportunidad única de llevar a cabo estudios
genómico-comparativos de este grupo de bacterias involucradas en el proceso
de biolixiviación. En este trabajo, se presentan datos derivados del estudio
comparativo de modelos metabólicos referentes a vías de transporte de
electrones y varias otras características de los tres miembros del género
Acidithiobacillus: fijación de CO2, ciclo TCA, oxidación de azufre, reducción de
azufre, oxidación de hierro, asimilación de hierro, oxidación de hidrógeno,
formación de flagelo, quimiotaxis y fijación de nitrógeno. Las interacciones
predichas a nivel metabólico y transcripcional apuntan a potenciales respuestas
coordinadas frente a cambios ambientales tales como el tipo y abundancia de
fuentes de energía, oxígeno y limitación de nutrientes. Las vías predichas para
la fijación y asimilación de nitrógeno en A. ferrooxidans serán descritas como
ejemplos de este tipo de respuestas integradas. Un número importante de los
sistemas analizados parecen ser una característica de organismos autotróficos
y podrían tener implicaciones directas en procesos de relevancia crítica para la
comprensión de como estos microorganismos sobreviven y proliferan en
ambientes extremos, incluyendo las operaciones de biolixiviación. Por otro lado,
un análisis filogenómico permitió identificar aquellos módulos funcionales
específicos de cada especie, dando así, una visión del potencial ecofisiológico
de cada especie y de como éstas podrían contribuir en procesos clave para el
desarrollo de la dinámica de biolixiviación.
ABSTRACT: Draft genome sequences of Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 19377 and A. caldus ATCC 51756 have been sequenced and annotated. Bioinformatic analysis of these two new genomes, together with that of A. ferrooxidans ATCC 23270 and ATCC 53993, allows the prediction of metabolic and regulatory models for each species and has provided a unique opportunity to undertake comparative genomic studies of this group of bioleaching bacteria. In this work, we report comparative data on metabolic and electron transfer pathways and for several characteristics of the three acidithiobacilli: CO2 fixation, the TCA cycle, sulfur oxidation, sulfur reduction, iron oxidation, iron assimilation, hydrogen oxidation, flagella formation, Che signaling (chemotaxis) and nitrogen fixation. Predicted transcriptional and metabolic interplay between pathways pinpoints potential coordinated responses to environmental signals such as energy source, oxygen and nutrient limitations. The predicted pathway for nitrogen fixation in A. ferrooxidans will be described as an example of such an integrated response. Several responses appear to be especially characteristic of autotrophic microorganisms and may have direct implications for metabolic processes of critical relevance to the understanding of how these microorganisms survive and proliferate in extreme environments, including industrial bioleaching operations. On the other hand, a phylogenomic analysis allowed the identification of specific functional modules of each species, providing a vision of the ecophisyologic potential of each representative and how each microbial species could contribute to critical processes for the bioleaching dynamics.
ABSTRACT: Draft genome sequences of Acidithiobacillus thiooxidans ATCC 19377 and A. caldus ATCC 51756 have been sequenced and annotated. Bioinformatic analysis of these two new genomes, together with that of A. ferrooxidans ATCC 23270 and ATCC 53993, allows the prediction of metabolic and regulatory models for each species and has provided a unique opportunity to undertake comparative genomic studies of this group of bioleaching bacteria. In this work, we report comparative data on metabolic and electron transfer pathways and for several characteristics of the three acidithiobacilli: CO2 fixation, the TCA cycle, sulfur oxidation, sulfur reduction, iron oxidation, iron assimilation, hydrogen oxidation, flagella formation, Che signaling (chemotaxis) and nitrogen fixation. Predicted transcriptional and metabolic interplay between pathways pinpoints potential coordinated responses to environmental signals such as energy source, oxygen and nutrient limitations. The predicted pathway for nitrogen fixation in A. ferrooxidans will be described as an example of such an integrated response. Several responses appear to be especially characteristic of autotrophic microorganisms and may have direct implications for metabolic processes of critical relevance to the understanding of how these microorganisms survive and proliferate in extreme environments, including industrial bioleaching operations. On the other hand, a phylogenomic analysis allowed the identification of specific functional modules of each species, providing a vision of the ecophisyologic potential of each representative and how each microbial species could contribute to critical processes for the bioleaching dynamics.
Notas
Tesis (Doctor en Biotecnología)
Palabras clave
Acidithiobacillus -- Genética., Bacterias., Bioingeniería.