Fibrolíticas bacteria

Bacterias fibrolíticas constituyen un grupo de microorganismos son capaces de procesar planta complejo polisacáridos Gracias a su capacidad de sintetizar celulolíticas y hemicellulolytic enzimas. Polisacáridos están presentes en la planta las paredes celulares de la célula en un compacto fibra forma fueron están compuestos principalmente por celulosa y hemicelulosa.

Enzimas fibrolíticas, que se clasifican como celulasas, puede hidrolizar el el β (1 -> 4) bonos en polisacáridos de plantas. Celulasa y hemicelulasa (también conocido como xilanasa) son los dos principales representantes de estas enzimas.

Características biológicas

Uso de las bacterias fibrolíticas glicolisis y de la pentosa fosfato de vía como principal metabólico rutas a catabolize hidratos de carbono con el fin de obtener energía y columna vertebral de carbono. Que utilizan amoniaco como la fuente principal y casi exclusiva de nitrógeno, y requieren varios Vitaminas del grupo B para su desarrollo. A menudo dependen de otros microorganismos para obtener algunos de sus nutrientes. Aunque se considera su tasa de crecimiento lento, puede aumentarse en presencia de considerables cantidades de cadena corta ácidos grasos (isobutírico e isovalérica). Estos compuestos son normalmente generados como producto de la del aminoácido fermentativa actividad de otros microorganismos. Debido a sus condiciones de hábitat, la mayoría de las bacterias fibrolíticas son anaeróbico.

Comunidades celulolíticas

Mayoría de las bacterias fibrolíticas es clasificada como Bacteroidetes o Firmicutes e incluyen varias especies bacterianas con diversos morfológica y fisiológico características.

BACTERIAS FIBROLÍTICAS CONOCIDO (CELLULYTIC Y HEMICELLULYTIC)
GRAM-	GRAM +
Ruminicola Bacteriodes	Butyrivibrio fibrisolvens
Bacteriodes succinogenes	Eubacterium cellulosolvens
Fibrobacter succinogenes	Eubacterium ruminantiu
Prevotella ruminicola	Superficie albus
	Superficie sp.
	Superficie flavefaciens

Son normalmente comensales especies que tienen un simbiótica relación con diferentes especies de insectos y mamíferos, constituyendo uno de los principales componentes de su flora gastrointestinal. De hecho, en herbívoros cada mililitro de contenido ruminal puede alcanzar unos 50 millones de bacterias de una gran variedad de géneros y especies. .

Dada la importancia del procesamiento industrial de fibras vegetales en diferentes campos, el análisis genómico de comunidades fibrolíticas en el tracto gastrointestinal de diversos animales, pueden proporcionar nuevas herramientas biotecnológicas para la transformación de polisacáridos complejos (incluyendo la biomasa lignocellulytic).

Aplicaciones

Hasta el momento, mayoría de las aplicaciones se realiza utilizando enzimáticas soluciones acuosas que contengan uno o más tipos de celulasas. Producción de enzimas para uso industrial tiene sus orígenes a finales del siglo XIX en Dinamarca y Japón. Una enzima es un producto celular que puede ser obtenido de los tejidos vegetales y animales, o a través de la actividad biológica de microorganismos seleccionados. Las enzimas entonces se utilizan en diferentes procesos industriales. Con el fin de producir soluciones enzimáticas para aplicaciones industriales, es necesario primero obtener en grandes cantidades y purificarlas, hasta cierto punto; Esto hace que el proceso de producción largo y costoso. Una alternativa posible sería trabajar con las comunidades microbianas, que hace el proceso más corto y más barato. Sin embargo, el control del proceso es mucho más difícil cuando se trabaja con las comunidades bacterianas que al aplicar soluciones enzimáticas.

Aplicaciones generales

En la década de 1980, se incorporaron enzimas producidas por las bacterias fibrolíticas en la alimentación de ganado. Esto les permite obtener más energía de los forrajes que alimentan, gracias a la digestión parcial de los materiales lignocelulósicos. Han ido ganando importancia en la industria, en la filtración de zumos de frutas y verduras, en la extracción de aceite comestible, horneado, etc. alimentaria. Además, el uso de este tipo de enzimas se extendió progresivamente a la industria textil y ropa, fueron sirven para desvanecer el intenso azul de las telas y darles un aspecto más descolorido. En la industria química, estas enzimas han permitido el desarrollo de nuevos detergentes y lavar; en la industria del papel que juegan un papel muy importante en procesos de blanqueo, minimizar la toxicidad y ser más económico; y en la investigación biotecnológica, el uso de los dominios de unión a celulosa de enzimas fibrolíticas ha permitido la purificación de proteínas recombinantes.

Aplicaciones de la energía

Se espera que fibrolítico bacterias juegan un papel importante en la producción de energía renovable a través de la degradación de la biomasa. Uno de los principales objetivos de la biotecnología es la producción de biocombustibles con el objetivo de reducir las emisiones de CO2, porque los biocombustibles obtienen de material vegetal no contribuye una entrada atmosférica neta de CO2. El gas emitido durante la combustión de los biocombustibles de origen celulolíticas se reabsorben en el crecimiento vegetal y por ello no tiene un impacto ambiental tan negativo.

Descubrimiento de genes fibrolíticas y bacterias fibrolíticas

Probablemente, la mejor comunidad fibrolíticas estudiado es que en el rumen de los rumiantes. Sin embargo, existen otros organismos que son capaces de degradar las fibras vegetales, de insectos moluscos, todos ellos pueden hacerlo gracias a la actividad de simbiontes microbianos diferentes. Con el fin de mejorar los procesos de transformación industrial de fibras vegetales y las aplicaciones relacionadas, es necesario descubrir las enzimas nuevas y eficientes y especializados de las comunidades bacterianas. A continuación describimos los principales pasos en el descubrimiento de genes y genomas de las bacterias fibrolíticas. El primer paso que puede seguirse para obtener las bacterias fibrolíticas de cavidades gastrointestinales en rumiantes es la cultura de las comunidades de destino dentro del rumen de una vaca mediante la introducción de una bolsa de nylon que contiene un forraje con un contenido alto de celulosa (por ejemplo, Panicum virgatum).

Un orificio quirúrgico se realiza en la espina dorsal puesta a disposición desde el exterior a través de un tapón que evita el cierre de la fístula ruminal. La bolsa de nylon se incuba en el rumen a 72 horas. Después de la incubación es importante separar los microorganismos adhirieron a las fibras vegetales de las que están en suspensión en el líquido ruminal.

Análisis de la especificidad de la comunidad microbiana

Para analizar la especificidad de la comunidad en la muestra, uno puede comparar la diversidad de secuencias de la subunidad pequeña ribosomal del ARN de la muestra con una muestra de referencia. Después de la extracción y purificación de la DNA de la muestra, se utiliza la técnica de emulsión PCR para amplificar los genes de la subunidad ribosómica pequeña. Entonces cada amplicón se ordena con la técnica de pirosecuenciación. Una vez que tengamos las secuencias tienen que compararse y agrupados según el grado de similitud, para definir OTUS (unidades taxonómicas operacionales)-que son grupos de secuencias que pertenecen a organismos filogenéticamente cercana. OTUS de las dos muestras de comparación podrían evaluar las diferencias de ambas comunidades microbianas.

Secuencia de la metagenómica

Para obtener las secuencias de genes de lignocelulitic un análisis metagenómicos exacto se realiza. Secuenciación y ensamblado de la DNA entera de la muestra da el metagenoma de la muestra.

Identificación de los genes activos de hidratos de carbono

La identificación de genes que codifican para las proteínas que tienen actividad fibrolíticas se realiza en dos pasos. En primer lugar, se realiza un análisis Bioinformático. Las secuencias obtenidas en el análisis de metagenómica se comparan con las secuencias de genes de proteínas conocido fibrolíticas (por ejemplo las secuencias que se encuentran en los datos base carbohidratos enzimas activas (CAZy)). En este primer paso se reduce considerablemente el número de genes candidatos y estos son los que se utilizan en el paso siguiente. En el segundo paso, se construye una biblioteca para la expresión de la proteína. Se introducen vectores de expresión en e. coli y después el crecimiento de estas bacterias, el sobrenadante se comprueba actividad bioquímica sobre diferentes sustratos.

Identificación de microorganismos fibrolíticas

Identificar a qué microorganismos pertenecen las enzimas que han sido identificadas y comprobar si metagenoma Asamblea tenía razón, una separación de diferentes especies de bacterias de la muestra puede hacerse mediante citometría de flujo. El uso de anticuerpos específicos marcados con fluorocromos hace posible separar los diferentes tipos celulares de la muestra que pertenecen a grupos filogenéticos diferentes. Esta técnica se denomina fluorescencia activada célula clasificación (FACS). Una vez que se separan las distintas especies de bacterias, su genoma está secuenciado y puede hacerse la validación de los análisis de metagenómica.

Enlaces externos

• www.sciencemag.org

Referencias

• [1]
• El Industrial Enzymologist: Les glicosil hidrolases, proteasas las lipasas

T. Ponce Noyola, O. Pérez Avalos. Celulasas y xilanasas en la industria.a Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav

R. L. Baldwin, M. J. Allison. Metabolismo del rumen. Journal of Animal Science 1983. 57:461-477

• Introducción a la Digestión Ruminal
• Rev.Fac. Agron. LUZ. Volumen 15 número 1

Mundo Ganadero. El mensual Mundo Ganadero lo edita Eumedia, S.A. en Madrid. C / Claudio Coello, 16. 28001 MADRID

"Utilización de polisacáridos por la bacteria intestinal: potencial de nuevas perspectivas de análisis genómico" Harry J. Flint, Edward A. Bayer, Marco T. Rincon, Raphael Lamed y Bryan A. White. Publicado a la revista naturaleza el Febrer de 2008

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