El crecimiento impulsado por el formato junto con la producción de H(2)

Área de la Ciencia:

• Microbiología Microbiología.
• La bioquímica es la bioquímica.
• Las arqueas son las arqueas.

Sus antecedentes:

• Anteriormente se consideraba que la conversión del formato en bicarbonato y H2 (ΔG° = +1,3 kJ mol-1) era energéticamente insuficiente para el crecimiento microbiano.
• Estudios anteriores demostraron un crecimiento impulsado por el formato en comunidades microbianas sintróficas, que dependen del consumo de hidrógeno por parte de los metanógenos para hacer que la reacción sea exergónica.

Objetivo del estudio:

• Investigar si un solo microorganismo puede crecer utilizando el formato como única fuente de energía, catalizando su conversión en bicarbonato y H2O.
• Aclarar los mecanismos bioquímicos subyacentes al metabolismo del formato y la generación de energía en las arqueas hipertermófilas.

Principales métodos:

• Cultivo de arqueas hipertermofílicas, específicamente Thermococcus onnurineus cepa NA1, con formato como la única fuente de energía.
• Medición de los cambios en la energía libre de Gibbs (ΔG) bajo condiciones de crecimiento fisiológico.
• Detección de la síntesis de ATP en presencia de formato.
• Perfiles de expresión génica y experimentos de interrupción génica para identificar genes clave involucrados en el metabolismo del formato.

Principales resultados:

• Varias arqueas hipertermófilas, incluida la cepa NA1 de Thermococcus onnurineus, demostraron la capacidad de crecer mediante la oxidación del formato y la producción de H(2).
• Los valores reales calculados de ΔG para el metabolismo de formato oscilaron entre -8 y -20 kJ mol-1, lo que indica un proceso exergónico en condiciones de crecimiento.
• La síntesis de ATP se confirmó cuando el formato era la única fuente de energía.
• Se identificó que un grupo de genes específicos que codifican el formato de hidrógeno liasa, el antiportador de catión / protón y el transportador de formato son cruciales para el crecimiento impulsado por formato.

Conclusiones:

• Este estudio proporciona la primera evidencia de crecimiento impulsado por formato por un solo microorganismo, utilizando protones como aceptores de electrones.
• El grupo de genes identificado proporciona la base bioquímica para esta capacidad metabólica única en Thermococcus onnurineus NA1.
• Este hallazgo amplía nuestra comprensión del metabolismo energético microbiano y el potencial de vida en entornos con energía limitada.