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Lysinibacillus sphaericus

Lysinibacillus sphaericus (anteriormente conocido como Bacillus sphaericus ) [ 1 ] es una bacteria grampositiva , mesófila y con forma de bacilo que se encuentra comúnmente en e...

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Lysinibacillus sphaericus (anteriormente conocido como Bacillus sphaericus ) [ 1 ] es una bacteria grampositiva , mesófila y con forma de bacilo que se encuentra comúnmente en el suelo. Puede formar endosporas resistentes que toleran altas temperaturas, productos químicos y luz ultravioleta , y pueden permanecer viables durante largos períodos de tiempo. Es de particular interés para la Organización Mundial de la Salud debido al efecto larvicida de algunas cepas contra dos géneros de mosquitos ( Culex y Anopheles ) [ 2 ] , más eficaz que Bacillus thuringiensis , frecuentemente utilizado como control biológico de plagas . Las células de L. sphaericus en estado vegetativo también son eficaces contralas larvas de Aedes aegypti [ 3 ] , un importante vector de los virus de la fiebre amarilla y el dengue .

Se encontró una bacteria similar a esta especie en ámbar de 25 millones de años de antigüedad procedente de la República Dominicana . La endospora fue revivida con éxito. [ 4 ]

Clasificación

La reclasificación de Bacillus sphaericus a Lysinibacillus sphaericus se basa en el hecho de que el género Lysinibacillus , a diferencia de la especie tipo del género Bacillus , contiene peptidoglicano con lisina , ácido aspártico , alanina y ácido glutámico . [ 1 ]

L. sphaericus tiene cinco grupos de homología (IV), con el grupo II subdividiéndose en los subgrupos IIA y IIB. [ 5 ] Incluso antes de que se conocieran los genomas completos, se propuso que estos grupos representaban especies distintas , debido a los bajos niveles de homología entre grupos. En 2015, estudios a escala genómica realizados por Xu et al. muestran que la especie actual es parafilética y engloba a L. fusiformis y L. boronitolerans . [ 6 ] La comparación de genomas completos de GTDB coincide en la necesidad de separar las especies. [ 7 ]

Control biológico de plagas

Las cepas entomopatógenas se encuentran en el subgrupo de homología IIA; sin embargo, este grupo también contiene aislados no patógenos. La actividad insecticida de algunas cepas de L. sphaericus se descubrió por primera vez en 1965 y estudios posteriores han demostrado que los mosquitos son el principal objetivo de esta bacteria. Existen informes de actividad contra otros organismos, como el nematodo Trichostrongylus colubriformis, sobre el cual tiene efectos letales en los huevos. [ 8 ] Es de gran utilidad en programas de control de mosquitos en todo el mundo y tiene una alta especificidad contra las larvas de mosquito, además de ser seguro para mamíferos , peces , aves e insectos no dípteros . [ 2 ]

Las cepas de alta toxicidad producen durante la esporulación una toxina binaria compuesta por las proteínas BinA (42 kDa ) y BinB (51 kDa), que es el principal componente insecticida. La proteína BinB actúa uniéndose a un receptor en las células epiteliales del intestino medio, facilitando la entrada de BinA que causa lisis celular . [ 9 ] Después de ser ingeridas por las larvas, estas proteínas se solubilizan en el intestino y sufren proteólisis a derivados activos de menor peso molecular . Las células vegetativas de cepas de alta y baja toxicidad producen las toxinas Mtx1, Mtx2 y Mtx3 , pero Mtx1 y Mtx2 son degradadas por proteasas durante la fase estacionaria , por lo que se vuelven indetectables en cultivos esporulados. [ 10 ] Además, se ha determinado la presencia de genes y proteínas de toxinas binarias en 18 cepas patógenas. [ 11 ] Se encontró que las cepas OT4b.2, OT4b.20, OT4b.25, OT4b.26 y OT4b.58 eran tan tóxicas como las esporas de la cepa de referencia WHO 2362 contra las larvas de C. quinquefasciatus . [ 12 ]  

Biorremediación

metales pesados

El potencial de biorremediación de L. sphaericus ha sido ampliamente estudiado: cepas con capacidad de reducción de cromato han sido aisladas de diferentes ambientes contaminados y suelos naturalmente ricos en metales. [ 13 ] La cepa JG-A12, aislada de pilas de desechos de minería de uranio en Alemania, también es capaz de unir reversiblemente aluminio , cadmio , cobre , plomo y uranio . [ 14 ] Diferentes estudios han demostrado que esta capacidad se debe a la presencia de una superficie proteínica que cubre estas células , llamada capa S , que es capaz de unir altas cantidades de metales pesados ​​en soluciones salinas . [ 15 ] El potencial biotecnológico entre los aislados colombianos IV(4)10 y OT4b.31 mostró biosorción de metales pesados ​​en biomasa viva y muerta . [ 16 ] La cepa L. sphaericus CBAM5 mostró resistencia a 200 mM de arsénico , lo que puede explicarse por la presencia del gen de la arseniato reductasa . [ 17 ]

Referencias

  1. ^ Ahmed , Iftikhar; Yokota, Akira; Yamazoe, Atsushi; Fujiwara, Toru (2007). "Propuesta de Lysinibacillus boronitolerans gen. nov. sp. nov., y transferencia de Bacillus fusiformis a Lysinibacillus fusiformis comb. nov. y Bacillus sphaericus a Lysinibacillus sphaericus comb. nov" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 57 (5): 1117–1125 . doi : 10.1099/ijs.0.63867-0 . PMID 17473269 . 
  2. 1 2 Berry, Colin (2012-01-01). "La bacteria Lysinibacillus sphaericus como patógeno de insectos" . Journal of Invertebrate Pathology . 109 (1): 1– 10. doi : 10.1016/j.jip.2011.11.008 . PMID 22137877 . 
  3. ^ Santana-Martínez, JC; Silva, JJ; Dussan, J (febrero de 2019). "Eficacia de Lysinibacillus sphaericus contra cultivos mixtos de larvas de laboratorio y recolectadas en el campo de Aedes aegypti y Culex quinquefasciatus". Boletín de Investigaciones Entomológicas . 109 (1): 111– 118. doi : 10.1017/S0007485318000342 . PMID 29784071 . S2CID 29162148 .  
  4. ↑ Cano, RJ; Borucki, MK (19 de mayo de 1995). "Revival and identification of bacterial spores in 25- to 40-million-year-old Dominican amber". Science . 268 (5213): 1060– 4. doi : 10.1126/science.7538699 . PMID 7538699 . 
  5. ↑ KRYCH, VIRGINIA K.; JOHNSON, JOHN L.; YOUSTEN, ALLAN A. (1980). "Homologías del ácido desoxirribonucleico entre cepas de Bacillus sphaericus" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 30 (2): 476– 484. doi : 10.1099/00207713-30-2-476 .
  6. ↑ Xu, Kai; Yuan, Zhiming; Rayner, Simon; Hu, Xiaomin (diciembre de 2015). "La comparación del genoma proporciona información molecular sobre la filogenia del nuevo género Lysinibacillus reasignado" . BMC Genomics . 16 (1): 140. doi : 10.1186/s12864-015-1359-x . PMC 4363355. PMID 25888315 .  
  7. ↑ "GTDB - Árbol" . gtdb.ecogenomic.org .
  8. ↑ Bone, Leon W.; Tinelli, Regina (1987-12-01). "Trichostrongylus colubriformis: Actividad larvicida de extractos tóxicos de esporas de Bacillus sphaericus (cepa 1593)". Experimental Parasitology . 64 (3): 514– 516. doi : 10.1016/0014-4894(87)90066-X . PMID 3678452 . 
  9. ↑ Baumann, P; Clark, MA; Baumann, L; Broadwell, AH (septiembre de 1991). "Bacillus sphaericus como patógeno de mosquitos: propiedades del organismo y sus toxinas" . Microbiological Reviews . 55 (3): 425– 436. doi : 10.1128/MR.55.3.425-436.1991 . ISSN 0146-0749 . PMC 372827. PMID 1682792 .   
  10. ↑ Thanabalu, T; Porter, AG (noviembre de 1995). "Expresión eficiente de una toxina mosquitocida de 100 kilodaltons en Bacillus sphaericus recombinante deficiente en proteasa" . Microbiología Aplicada y Ambiental . 61 (11): 4031– 4036. Bibcode : 1995ApEnM..61.4031T . doi : 10.1128/AEM.61.11.4031-4036.1995 . ISSN 0099-2240 . PMC 167711. PMID 8526518 .   
  11. ↑ «Revista Colombiana de Biotecnología» . Revista Colombiana de Biotecnología . 2014. doi : 10.15446/rev.colomb.biote . hdl : 10495/7917 .
  12. ↑ Lozano, Lucía C.; Dussán, Jenny (2013-08-01). "Tolerancia a metales y actividad larvicida de Lysinibacillus sphaericus". World Journal of Microbiology and Biotechnology . 29 (8): 1383– 1389. doi : 10.1007/s11274-013-1301-9 . ISSN 0959-3993 . PMID 23504213 . S2CID 30523002 .   
  13. ↑ DESAI, C; JAIN, K; MADAMWAR, D (2008). "Evaluación del potencial de reducción in vitro de Cr(VI) en extractos citosólicos de tres especies autóctonas de Bacillus aisladas de un vertedero industrial contaminado con Cr(VI)". Bioresource Technology . 99 (14): 6059– 6069. doi : 10.1016/j.biortech.2007.12.046 . ISSN 0960-8524 . PMID 18255287 .  
  14. ^ Selenska-Pobell, Sonja; Panak, Petra; Miteva, Vanya; Boudakov, Ivo; Bernhard, Gert; Nitsche, Heino (1 de mayo de 1999). "Acumulación selectiva de metales pesados ​​por tres cepas autóctonas de Bacillus, B. cereus, B. megaterium y B. sphaericus, a partir de las aguas de drenaje de una pila de desechos de uranio" . Ecología de microbiología FEMS . 29 (1): 59– 67. doi : 10.1111/j.1574-6941.1999.tb00598.x . ISSN 0168-6496 . 
  15. ↑ Sleytr, Uwe B; Györvary, Erika; Pum, Dietmar (2003-09-01). "Cristalización de redes de proteínas de capa S en superficies e interfaces". Progress in Organic Coatings . Keystone 2002. 47 (3): 279– 287. doi : 10.1016/S0300-9440(03)00143-7 .
  16. ↑ Velásquez, Lina; Dussan, Jenny (15 de agosto de 2009). "Biosorción y bioacumulación de metales pesados ​​en biomasa muerta y viva de Bacillus sphaericus". Journal of Hazardous Materials . 167 (1): 713– 716. doi : 10.1016/j.jhazmat.2009.01.044 . PMID 19201532 . 
  17. ↑ Villegas-Torres, Maria F.; Bedoya-Reina, Oscar C.; Salazar, Camilo; Vives-Florez, Martha J.; Dussan, Jenny (2011-01-01). "Transferencia horizontal del gen arsC entre microorganismos aislados de suelo contaminado con arsénico". International Biodeterioration & Biodegradation . 65 (1): 147– 152. doi : 10.1016/j.ibiod.2010.10.007 .
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