Principales adaptaciones bioquímicas en piezofilos (organismos “amorosos” a presión):
- Composición de la membrana: Las bajas temperaturas y las altas presiones hidrostáticas pueden reducir la fluidez de la membrana al aumentar el empaquetamiento de las cadenas de acilo graso. Se cree que los microbios de las profundidades marinas preservan la funcionalidad de la membrana en estas condiciones al aumentar la proporción de ácidos grasos insaturados en sus lípidos. Esto también es sugerido por el análisis del genoma en el que estos organismos contienen una gran cantidad de genes implicados en la síntesis de ácidos grasos insaturados.
- Cadena respiratoria: es probable que se produzcan alteraciones importantes en la cadena respiratoria y bioenergética de membrana cuando los piezofilos se desplazan de presiones bajas a altas. Si bien estos mecanismos exactos actualmente no están claros, están fuertemente respaldados por la expresión incrementada de ciertos complejos de citocromo a altas presiones.
- Proteínas de membrana: se ha encontrado que ciertas proteínas transmembrana en piezófilos participan en la detección de presión y controlan la expresión de muchos otros genes.
- Transportadores: en Desulfovibrio spp. , se encontró que los genes implicados en el transporte y metabolismo de aminoácidos están altamente expresados, particularmente para el glutamato y los residuos aromáticos. También se ha informado de la acumulación de glutamato a altas presiones hidrostáticas, lo que sugiere la posible importancia del metabolismo de la glutamina en piezófilos.
- Metabolismo: en muchos organismos, hay una regulación positiva de los genes implicados en la glucólisis, la gluconeogénesis y el metabolismo del glucógeno durante una exposición a alta presión, también acompañada de altos niveles de ATP. Esto podría explicarse como una respuesta al estrés y un reflejo de la necesidad de gestionar rápidamente la energía y la estabilidad osmótica.
- Estructura y ensamblaje del ribosoma: se ha encontrado que los genomas piezofilos contienen hélices alargadas en los genes 16S rRNA, que se cree que mejoran la función del ribosoma en condiciones de mar profundo.
- Motilidad a alta presión: los organismos de aguas profundas contienen una gran cantidad de proteínas de quimiotaxis (MCP) que aceptan metilo que responden a gradientes de sustancias químicas en el medio ambiente, transmitiendo una señal de natación direccional al motor flagelar. Estos sistemas sensoriales son necesarios para detectar cambios químicos minúsculos en un ambiente que contiene bajos nutrientes.
- Estructura de la proteína y composición de aminoácidos: la estructura y actividad de la proteína depende en gran medida de la temperatura y presión ambiente, y las altas presiones requieren adaptaciones específicas de los piezofilos para aumentar la estabilidad de la proteína. Un estudio sobre cepas Shewanella progresivamente piezofílicas indicó una tendencia en la composición de aminoácidos de una proteína de unión al ADN, es decir, una reducción en el contenido de prolina (ruptura de hélice) y glicina (helix-desestabilizante), lo que posiblemente reduce la flexibilidad de esta proteína a altas presiones
- Osmolitos orgánicos de bajo peso molecular: la función de la proteína se puede preservar a presiones más altas mediante la acumulación de solutos estabilizadores de proteínas. Se ha encontrado que varios de estos solutos están regulados positivamente en ciertos piezófilos, que se ha sugerido que protegen las proteínas y las membranas celulares de la inactivación o desnaturalización.
Otras adaptaciones:
- Ausencia de genes de fotoliasa : estas proteínas son típicamente necesarias para reparar los dímeros de ciclobutano pirimidina en ADN irradiado con UV. Dado que la mayoría de los piezofilos viven en ambientes de aguas profundas y casi nunca están expuestos a la luz, muchos de ellos han perdido los genes de fotoliasa de sus genomas.
Fuentes:
- Efectos de la presión sobre los procesos microbianos in vivo
- Adaptación piezofílica: un punto de vista genómico
- Estilos de vida procarióticos en hábitats de aguas profundas
- Los transcriptómicos revelan varios patrones de expresión génica en el Piezophile Desulfovibrio hydrothermalis en respuesta a la presión hidrostática
- La primera caracterización genómica y proteómica de un reductor de sulfato de aguas profundas: perspectivas sobre el estilo de vida piezofílico de Desulfovibrio piezophilus
