Termococo

Thermococcus es un género de arqueas termófilas de la familia Thermococcaceae . ^{[ 1 ]}

Los miembros del género Thermococcus son típicamente especies cocoides de forma irregular, con un tamaño que varía de 0,6 a 2,0 μm de diámetro. ^{[ 2 ]} Algunas especies de Thermococcus son inmóviles, y otras tienen motilidad , utilizando flagelos como su principal modo de movimiento. Estos flagelos suelen encontrarse en un polo específico del organismo. Este movimiento se ha observado a temperatura ambiente o a altas temperaturas, dependiendo del organismo específico. ^{[ 3 ]} En algunas especies, estos microorganismos pueden agregarse y formar placas blanco-grisáceas. ^{[ 4 ]} Las especies del género Thermococcus suelen prosperar a temperaturas entre 60 y 105 °C, ^{[ 5 ]} ya sea en presencia de chimeneas hidrotermales o manantiales de agua dulce. ^{[ 6 ]} Las especies de este género son estrictamente anaerobias, ^{[ 7 ] [ 8 ]} y termófilas, ^{[ 2 ] [ 7 ]} encontradas en una variedad de profundidades, como en respiraderos hidrotermales a 2500 m bajo la superficie del océano, ^{[ 9 ]} pero también centímetros bajo la superficie del agua en manantiales geotérmicos. ^{[ 10 ]} Estos organismos prosperan a niveles de pH de 5,6-7,9. ^{[ 11 ]} Se han encontrado miembros de este género en muchos sistemas de respiraderos hidrotermales en el mundo, incluyendo desde los mares de Japón, ^{[ 12 ]} hasta las costas de California. ^{[ 13 ]} La sal de cloruro de sodio suele estar presente en estos lugares a una concentración del 1% al 3%, ^{[ 8 ]} pero no es un sustrato requerido para estos organismos, ^{[ 14 ] [ 15 ]} como mostró un estudio sobre miembros de Thermococcus que viven en sistemas de agua caliente dulce en Nueva Zelanda, ^{[ 6 ]} pero sí requieren una baja concentración de iones de litio para su crecimiento. ^{[ 16 ]} Los miembros de Thermococcus se describen como heterótrofos, quimiotróficos, ^{[ 2 ] [ 17 ] [ 18 ]} y son sulfanógenos organotróficos; utilizando azufre elemental y fuentes de carbono que incluyen aminoácidos, carbohidratos y ácidos orgánicos como el piruvato. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

Especie no asignada:

• T. marinus Jolivet et al. 2025
• " T. mexicalis " Antoine 1996
• " T. petroboostus " Kapse, Dagar y Dhakephalkar 2024
• " T. waimanguensis " Goetz & Morgan 1999

Metabólicamente, Thermococcus spp. han desarrollado una forma de glucólisis diferente a la de eucariotas y procariotas. ^{[ 26 ] [ 5 ]} Un ejemplo de una vía metabólica para estos organismos es el metabolismo de los péptidos, ^{[ 26 ]} que ocurre en tres pasos: primero, la hidrólisis de los péptidos a aminoácidos es catalizada por peptidasas, ^{[ 5 ]} luego la conversión de los aminoácidos a cetoácidos es catalizada por aminotransferasas, ^{[ 26 ]} y finalmente el CO ₂ se libera de la descarboxilación oxidativa o de los cetoácidos por cuatro enzimas diferentes, ^{[ 5 ]} lo que produce derivados de la coenzima A que se utilizan en otras vías metabólicas importantes. ^{[ 5 ]} Las especies de Thermococcus también poseen la enzima rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa), ^{[ 27 ]} que se produce a partir de enzimas involucradas en el metabolismo de los ácidos nucleicos en Thermococcus kodakarensis , ^{[ 5 ] [ 26 ] [ 27 ]} lo que demuestra cuán integrados están realmente estos sistemas metabólicos para estos microorganismos hipertermófilos. ^{[ 27 ]} Algunos nutrientes son limitantes en el crecimiento celular de Thermococcus . ^{[ 27 ]} Los nutrientes que más afectan el crecimiento celular en las especies de Thermococcus son las fuentes de carbono y nitrógeno. ^{[ 27 ]} Dado que las especies de Thermococcus no generan metabólicamente todos los aminoácidos necesarios, algunos deben ser proporcionados por el entorno en el que prosperan estos organismos. Algunos de estos aminoácidos necesarios son la leucina, la isoleucina y la valina (los aminoácidos de cadena ramificada). ^{[ 27 ]} Cuando las especies de Thermococcus se suplementan con estos aminoácidos, pueden metabolizarlos y producir acetil-CoA o succinil-CoA, ^{[ 27 ]} que son precursores importantes utilizados en otras vías metabólicas esenciales para el crecimiento y la respiración celular. ^{[ 27 ]} Thermococcus onnurineus carece de los genes para la biosíntesis de nucleótidos de purina y, por lo tanto, depende de fuentes ambientales para satisfacer sus requerimientos de purina. ^{[ 28 ]} Con la tecnología actual, ThermococcusLos miembros son relativamente fáciles de cultivar en laboratorios, ^{[ 29 ]} y por lo tanto se consideran organismos modelo para estudiar las vías fisiológicas y moleculares de los extremófilos. ^{[ 30 ] [ 31 ]} Thermococcus kodakarensis es un ejemplo de una especie modelo de Thermococcus , un microorganismo cuyo genoma completo ha sido examinado y replicado. ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

Las especies de Thermococcal pueden crecer entre 60 y 102  °C, con una temperatura óptima de 85  °C, lo que les otorga una gran ventaja ecológica al ser los primeros organismos en colonizar nuevos ambientes hidrotermales. ^{[ 5 ] [ 34 ] [ 35 ]} Como hipertermófilos, requieren condiciones ambientales extremas, incluyendo temperatura, pH y salinidad. Estas condiciones conducen a la producción de proteínas de estrés y chaperonas moleculares que protegen el ADN, así como la maquinaria celular de mantenimiento. Thermococcus también prospera en condiciones gluconeogénicas. Algunas especies de Thermococcal producen CO ₂ , H ₂ y H ₂ S como productos del metabolismo y la respiración. ^{[ 31 ]} La liberación de estas moléculas es utilizada posteriormente por otras especies autótrofas, lo que contribuye a la diversidad de las comunidades microbianas hidrotermales. ^{[ 5 ]} Este tipo de cultivo de enriquecimiento continuo juega un papel crucial en la ecología de las chimeneas hidrotermales de aguas profundas, ^{[ 36 ]} lo que sugiere que los termococos interactúan con otros organismos a través del intercambio de metabolitos, lo que apoya el crecimiento de los autótrofos. ^{[ 5 ]} Las especies de Thermococcus que liberan H ₂ con el uso de múltiples hidrogenasas (incluidas las hidrogenasas dependientes de CO) se han considerado biocatalizadores potenciales para las reacciones de desplazamiento del gas de agua. ^{[ 37 ]}

Las especies de Thermococcus son naturalmente competentes para captar ADN e incorporar ADN donante en sus genomas mediante recombinación homóloga. ^{[ 38 ]} Estas especies pueden producir vesículas de membrana (VM), ^{[ 38 ]} formadas por gemación desde las membranas celulares más externas, ^{[ 38 ] [ 39 ]} que pueden capturar y obtener plásmidos de especies de Archaea vecinas para transferir el ADN a sí mismas o a especies circundantes. ^{[ 38 ]} Estas VM se secretan de las células en grupos, formando nanoesferas o nanotubos, ^{[ 39 ]} manteniendo la continuidad de las membranas internas. ^{[ 38 ]} La competencia para la transferencia de ADN y la integración de ADN donante en el genoma receptor mediante recombinación homóloga es común en las arqueas y parece ser una adaptación para reparar el daño del ADN en las células receptoras (véase la subsección de Archaea "Transferencia de genes e intercambio genético").

Las especies de Thermococcus producen numerosas MV, transfiriendo ADN, metabolitos e incluso toxinas en algunas especies; ^{[ 39 ]} además, estas MV protegen su contenido contra la termodegradación transfiriendo estas macromoléculas en un entorno protegido. ^{[ 38 ] [ 39 ]} Las MV también previenen infecciones capturando partículas virales. ^{[ 39 ]} Además de transportar macromoléculas, las especies de Thermococcus utilizan las MV para comunicarse entre sí. ^{[ 38 ]} Además, estas MV son utilizadas por una especie específica ( Thermococcus coalescens ) para indicar cuándo debe ocurrir la agregación, ^{[ 38 ]} de modo que estos microorganismos típicamente unicelulares puedan fusionarse en una sola célula masiva. ^{[ 38 ]}

Se ha informado que Thermococcus kodakarensis tiene cuatro elementos genéticos integrados similares a virus que contienen precursores de serina proteasa similares a la subtilisina. ^{[ 40 ]} Hasta la fecha, solo se han aislado dos virus de Thermococcus spp., PAVE1 y TPV1. ^{[ 40 ]} Estos virus existen en sus huéspedes en estado portador. ^{[ 40 ]} El proceso de replicación y elongación del ADN se ha estudiado extensamente en T. kodakarensis . ^{[ 40 ]} La molécula de ADN es una estructura circular que consta de aproximadamente 2 millones de pares de bases de longitud y tiene más de 2000 secuencias que codifican proteínas. ^{[ 40 ]}

Se ha descubierto que una enzima de Thermococcus , la ADN polimerasa Tpa-S , es más eficiente en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) larga y rápida que la polimerasa Taq . ^{[ 41 ]} Tk-SP , otra enzima de T. kodakarensis , ^{[ 41 ] [ 42 ]} puede degradar proteínas priónicas anormales (PrPSc); ^{[ 41 ]} los priones son proteínas mal plegadas que pueden causar enfermedades fatales en todos los organismos. ^{[ 41 ]} Tk-SP muestra una amplia especificidad de sustrato y degradó priones exponencialmente en el entorno de laboratorio. ^{[ 41 ]} Esta enzima no requiere calcio ni ningún otro sustrato para plegarse, por lo que está mostrando un gran potencial en los estudios realizados hasta ahora. ^{[ 41 ]} Se han coordinado estudios adicionales sobre la enzima fosfatasa de fosfoserina (PSP) de T. onnurineus , que proporcionó un componente esencial en la regulación de la actividad de PSP. ^{[ 42 ]} Esta información es útil para las compañías farmacéuticas, porque la actividad anormal de la PSP conduce a una disminución importante en los niveles de serina del sistema nervioso , causando enfermedades y complicaciones neurológicas. ^{[ 42 ]}

Las especies de Thermococcus pueden aumentar la eficiencia de la extracción de oro hasta en un 95% debido a sus capacidades específicas en la biolixiviación . ^{[ 43 ]}

• Lista de géneros de Archaea

• John R. Stevenson. "Evolución y sistemática microbiana" . Microbiología general II . Consultado el 13 de julio de 2008 .
• Thermococcus en Bac Dive : la base de datos de metadatos de diversidad bacteriana