Plasticidad Cinética de Bacterias Nitrificantes que Contienen Nitrito Oxidorreductasa Citoplasmática

Área de la Ciencia:

• Fisiología y bioquímica microbiana
• Microbiología ambiental
• Ciclos biogeoquímicos

Sus antecedentes:

• Las bacterias nitrificantes (NOB) son cruciales para la nitrificación, convirtiendo el nitrito en nitrato.
• Las NOB utilizan nitrito oxidorreductasa periplasmática (pNXR) o citoplasmática (cNXR), lo que afecta la afinidad por el nitrito y el rendimiento energético.
• Las NOB que contienen cNXR se consideraban tradicionalmente de baja afinidad, adaptadas a pH alto de nitrito y neutro.

Objetivo del estudio:

• Investigar la modulación dependiente del pH y del sustrato de la afinidad por el nitrito en NOB con cNXR.
• Comparar la plasticidad cinética de NOB con cNXR con NOB con pNXR.
• Elucidar los mecanismos moleculares subyacentes de la regulación de la afinidad por el nitrito en NOB con cNXR.

Principales métodos:

• Cultivo de Nitrobacter winogradskyi Nb-255 bajo diversas concentraciones de nitrito (1 mM y 10 mM).
• Medición de Km aparente (Km(app)) y afinidad específica (ao) a diferentes valores de pH (7.5 y 5.5).
• Ensayos de inhibición cinética para identificar los transportadores y mecanismos involucrados.

Principales resultados:

• Nitrobacter winogradskyi cultivado con bajo nitrito exhibió alta afinidad por el nitrito, comparable a NOB con pNXR.
• Cuando se cultivó con alto nitrito, las células mostraron baja afinidad a pH 7.5 pero aumentaron rápidamente la afinidad a pH 5.5.
• Esta plasticidad dependiente del pH estuvo ausente en NOB con pNXR y estuvo vinculada mecanicísticamente a un cambio entre los transportadores NarK y NirC, lo que mejoró la disponibilidad intracelular de nitrito.

Conclusiones:

• Las NOB con cNXR poseen un mecanismo novedoso para ajustar dinámicamente la afinidad por el nitrito a través de la regulación a nivel del transportador en respuesta a la concentración de nitrito y el pH.
• Esta plasticidad cinética explica el éxito ecológico de Nitrobacter en ambientes ácidos y con bajo contenido de nitrito.
• Los hallazgos desafían la visión tradicional de las NOB con cNXR como organismos puramente de alta afinidad y copiotróficos.