Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans, es una bacteria gram positiva, de pigmentación roja, no esporulante y no es una bacteria patógena, fue descubierta en 1956 por A.W. Anderson en el Oregón Agricultural Experiment Station de Corvallis, Oregón, cuando estudiaban la esterilización de alimentos enlatados usando radiación gamma, pero el alimento se estropeo y de este aislaron la bacteria. D. radiodurans essensible a antibióticos que inhiben la síntesis de RNA ( actinomicina D), la síntesis de proteínas y síntesis de la pared celular (penicilina, vancomicina)(1).
D. radiodurans está constituido por dos cromosomas de 2,648638 and 412,348 bp y dos plásmidos de 177,466 and 45,704 bps. Su genoma contiene 3,2 ORFs, además de un alto porcentaje de CG (66%), por otro lado se ha establecido que carece debases metiladas y de actividad metil-transferasa(2). D. radiodurans está formada por al menos cinco capas con un espesor total del 150nm: (i) membrana citoplasmática, (ii) membrana de peptidoglican porosa, (iii) una capa compartimentalizada, (iv) membrana interna, y (v) una capa frágil formada de subunidades hexagonales. La membrana porosa contiene glucosamina, acido muriático y cuatro tipos deaminoácidos (ácido glutamico, alanina, glicina y L-ornitina), las subunidades hexagonales están compuestas por carotenoides, lípidos, proteínas y polisacáridos(3).
D. radiodurans tiene propiedades metabólicas que lo ayudan a superar el estrés oxidativo como proteólisis y el importe de péptidos y aminoácidos, también la conversión de glucosa en precursores de deoxinucleótidos trifosfatos (dNTPs), lasupresión de la producción de ROS por la inducción del bypass del glioxilato del ciclo del acido tricarboxilico (TCA) y la reducción en el número de las enzimas de la cadena respiratoria y enzimas con complejos hierro-azufre(4).
D. radiodurans es susceptible a manipulación genética debido a su natural capacidad de transformación. Estas células son competentes durante la fase exponencial decrecimiento, la frecuencia de la transformación disminuye solo durante la fase estacionaria. El CaCl2 (30 mM) aumenta la frecuencia de transformación 40 veces, con un rango de eficiencia desde 0,01 a 3%. La eficiencia de transformación es mayor con el uso de double-stranded DNA (dsDNA) que con single-stranded DNA (ssDNA) y mayor con DNA plasmidial que con DNA linealizado(5). La primera introducción de DNAheterólogo en el genoma de D. radiodurans se realizó por un proceso de inserción de genes resistentes a antibióticos (kanamicina y cloranfenicol) de E.Coli seguida de repeticiones de DNA de la bacteria hospedera. Un total de 50 amplificaciones de esta estructura dio lugar a una inserción de 500kb (10% del genoma), la notable plasticidad del genoma de D. radiodurans demuestra que es capaz deaceptar, replicar y expresar extensas secuencias de DNA foráneo (6).
Resistencia a daño en el DNA y mecanismos de reparación
D. radiodurans es extremadamente resistente a varios tipos de daño al DNA causado por diversos agentes. Radiación ionizante y desecación genera quiebres en la doble hebra (DSBs), solo en una hebra (SSBs) o en una base; radiación UV forma dímeros de pirimidinas; peróxido dehidrogeno, metil metanosulfonato (MMS), MNNG y acido nítrico induce el daño a las bases y nucleótidos del DNA.
La radiación ionizante desintegra el genoma al romper la doble hebra generando múltiples fragmentos, pero también se producen al menos 10 veces más SSBs y aun más sitios con daño en las bases. Sistemas de reparación por escisión permiten la eficiente reparación del daño a la base onucleótido (7). El daño a la doble hebra de DNA es el más severo y se puede reparar mediante dos mecanismos: ESDSA (extended synthesis-dependent strand annealing) y recombinación homologa o crossovers (8). D. radiodurans es más resistente a la radiación que E.Coli (Fig.1) puede reparar aproximadamente 200DSBs o 190 cross-links por copia de genoma sin perder la viabilidad.

FIG. 1. Extreme...