Thermus aquaticus

Thermus aquaticus é unha especie de bacterias que pode tolerar altas temperaturas (termófila) pertencente ao grupo Deinococcus-Thermus. É un bacilo (que pode formar rosetas ou patróns liñais) ou forma curtos filamentos, ten dobre membrana, é gramnegativo, e contén pigmentos que lle dan coloracións amarelas, rosas ou vermellas. Desta especie obtense o encima resistente á calor Taq ADN polimerase, que é un dos encimas máis importantes usados nas técnicas e estudos de bioloxía molecular, xa que se utiliza na reacción en cadea da polimerase (PCR) para a amplificación do ADN.

Historia

Cando empezaron a estudarse os organismos que vivían en fontes termais na década de 1960, os científicos pensaban que as bacterias termófilas non podían vivir por riba dos 55 °C. Porén, axiña se decataron de que moitas bacterias propias deses ambientes non só podían sobrevivir senón tamén prosperar con grande éxito a altas temperaturas. En 1969, Thomas D. Brock e Hudson Freeze da Universidade de Indiana informaron do descubrimento dunha nova especie de bacteria termófila, á que denominaron Thermus aquaticus. A bacteria descubriuse primeiro en áreas hidrotermais do Parque Nacional de Yellowstone, EUA, preto dos grandes géyseres chamados Great Fountain Geyser e White Dome Geyser, e foi desde entón atopado en hábitat termais similares por todo o mundo.

Morfoloxía

Thermus aquaticus ten xeralmente forma cilíndrica cun diámetro de 0,5 μm a 0,8 μm. A forma de bacilo máis curta ten unha lonxitude de 5 μm a 10 μm. A forma filamentosa máis longa ten uha lonxitude variable que pode chegar a 200 μm. A bacteria bacilar ten tendencia a agregarse. As asociacións de varios individuos poden orixinar corpos esféricos de 10 μm a 20 μm de diámetro, tamén chamados corpos redondos ou rotundos.

Bioloxía

A especie prospera a 70 °C, pero pode sobrevivir a temperatures de entre 50 °C e 80 °C. É unha bacteria heterótrofa, xa que utiliza compostos orgánicos para obter enerxía. Porén, como o seu rango de temperaturas se solapa algo co de certas cianobacterias fotosintéticas que comparten o seu ambiente, ás veces viven xuntas, e T. aquaticus obtén enerxía de produtos fotósintéticos dos seus veciños, pero tamén de quimioautótrofos ou doutros heterótrofos mortos do seu hábitat, ou de materia orgánica do solo que chega ás fontes termais.

Encimas de T. aquaticus

T. aquaticus é famosa como fonte de encimas termoestables, especialmente da "Taq" ADN polimerase. Os seus principais encimas son:

Aldolase

Os estudos sobre esta bacteria termófila que pode ser cultivada centráronse inicialmente en intentar comprender como os encimas dos termófilos podían funcionar a altas temperaturas sen desnaturalizarse. En 1970, Freeze e Brock publicaron un artigo que describía unha aldolase termoestable de T. aquaticus.

ARN polimerase

A primeira polimerase illada de T. aquaticus, en 1974, foi a ARN polimerase ADN dependente, utilizada no proceso da transcrición.

Encima de restrición Taq I

A finais da década de 1970 e inicios da de 1980 illáronse de T. aquaticus útiles endonucleases de restrición, que deron a coñecer amplamente a bacteria entre os biólogos moleculares. O uso do termo "Taq" para referirse a Thermus aquaticus iniciose nese período pola convención que había de darlle aos encimas de restrición nomes abreviados, como Eco ou Hin, derivados do xénero e especie do organismo do que procedían.

Taq ADN polimerase

En 1976 illouse unha ADN polimerase de T. aquaticus, que despois se denominou Taq polimerase. A primeira vantaxe atopada para este encima termoestable (con temperatura óptima de 80 °C) foi que podía illarse en forma pura (libre doutros encimas contaminantes) mellor que outras ADN polimerases doutras procedencias. Posteriormente, Kary Mullis e outros investigadores de Cetus Corporation descubriron que este encima podía utilizarse na técnica da reacción en cadea da polimerase (PCR) para amplificar curtos segmentos de ADN, evitando a necesidade de ter que engadir máis encima despois de cada ciclo de desnaturalización térmica do ADN. O xene do encima foi tamén clonado, secuenciado, e modificado (orixinando o "fragmento de Stoffel", máis curto), e producido en grandes cantidades para a súa venda comercial. En 1989 a revista Science nomeou a Taq polimerase a súa primeira "Molécula do ano". En 1993, o Dr. Mullis foi galardoado co Premio Nobel de Química polos seus traballos sobre a PCR.

Outros encimas

A alta temperatura óptima á que vive T. aquaticus permite aos investigadores estudar as reaccións en condicións nas cales os encimas doutros organismos perden a súa actividade. Outros encimas illados deste organismo son unha ADN ligase, a fosfatase alcalina, NADH oxidase, isocitrato deshidroxenase, amilomaltase, e a L-lactato deshidroxenase frutosa 1,6-bisfosfato dependente.

Controversia

O uso comercial dos encimas de T. aquaticus proporcionou grandes beneficios. Despois dos estudos do Dr. Brock, as mostras da bacteria depositáronse na Colección de Cultivos Tipo Americana (ATCC), que é un depósito público, de onde o tomaron outros científicos, incluídos os de Cetus Corporation. Posteriormente, os investigadores que traballan nos Parques Nacionais dos Estados Unidos, de onde procedía a bacteria, reclamaron que a institución dos parque debería de compartir unha parte dos beneficios.

Véxase tamén

Outros artigos

• Taq polimerase
• Termófilo

Bibliografía

• Brock, Thomas D. (August 1, 1997). "The Value of Basic Research: Discovery of Thermus aquaticus and Other Extreme Thermophiles". Genetics 146 (4): 1207–10. PMC 1208068. PMID 9258667. 
• Hogan, C.Michael (2010). "Extremophiles". Encyclopedia of Earth 146 (4): 1207–10. PMC 1208068. PMID 9258667.