PROGRAMA DE TEORÍA
Tema 1. Introducción a la Biología de Archaea. Importancia e historia. Aspectos que distinguen a las arqueas de eubacterias y eucariotas. Características generales de las arqueas halofílicas.
Objetivos:
· Analizar las características que distinguen a las arqueas de bacterias y eucariotas.
· Describir los componentes principales de los reinos que constituyen el dominio Archaea, en base al análisis de las secuencias de los RNA ribosómicos 16S.
· Describir las características principales de las arqueas halofílicas.
Bibliografía:
· Boone, D.R. and Castenholz, R. W. (2001) Bergeys' Manual of Systematic Bacteriology. 2nd edición. Vol. 1. The Archaea and the deeply brancing and phototrophic Bacteria. Springer-Verlag, New York.
· Brocks Brocks, J. J., Logan, G. A., Buick, R. and Summons, R. E. (1999) Archean molecular fossils and the early rise of eukaryotes. Science 285:1033-1036.
· DeLong, E. (1998) Archaeal Means and Extremes. Science 280, 542-543.
· Des Marais, D. J. (1999) Astrobiology: Exploring the origins, evolution, and distribution of life in the universe. Annu. Rev. Ecol. System.30:397-420.
· Doolittle, W. F. (1999) Phylogenetic classification and the universal tree. Science 284:2124-2128.
· Grant, W.D., Gemmell, R.T. and McGenity, T.J. (1998) Halobaceria: the evidence for longevity. Extremophiles 2: 279-287.
· Kamekura, M. (1998) Diversity of extremely halophilic bacteria. Extremophiles 2: 289-295.
· Horikoshi, K. and Grant, W.D. (Editors) (1998) Extremophiles: Microbial Life in Extreme Environments. J.Wiley & Sons, N.Y.
· Madigan, M.T. and Marrs, B.L. (1997). Extremófilos. Investigación y Ciencia Junio, 60-66.
· Oren, A (2002)Diversity of halophilic microorganisms: environments, phylogeny, physiology, and applications. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 28: 56-63.
· Rodríguez-Valera, F. y Ruiz Berraquero, F. (1983). Halobacterias. Investigación y Ciencia. Mayo. 94-102.
· Rothschild, L.J. & Mancinelli, R.L. (2001) Life in extreme environments. Nature 409: 1092-1101.
· Whitman, W.B., Pfeifer, F., Blum, P. and Klein, A. (1999) What Archaea have to tell biologists. Genetics 152: 1245-1248.
· Woese, C.R. (1981) Archibacterias. Investigación y Ciencia. Agosto. 48-61.
· Woese, C. R., Kandler, O. and Wheelis, M. L. (1990) Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) 87:4576-4579.
II. BIOMOLÉCULAS Y MEMBRANAS
Tema 2. Proteínas halofílicas.
Características bioquímicas. Métodos de purificación de proteínas halofílicas. Estabilidad de proteínas halofílicas. Diferencias estructurales de las proteínas halofílicas con las mesofílicas. Estructura tridimensional. Ejemplos: ferrodoxina, malato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa.
Objetivos:
· Analizar los métodos que son adecuados para la purificación de las proteínas halofílicas.
· Describir cómo afecta la concentración salina a la actividad enzimática y a la estabilidad de las proteínas.
· Comparar las secuencias primarias de proteínas halofílicas con las de los otros dos dominios, resaltando las adaptaciones sufridas como consecuencia de su entorno.
· Analizar las características más sobresalientes de las proteínas halofílicas.
· Analizar la estructura tridimensional de algunas proteínas halofílicas.
· Comprender la estabilización de las proteínas halofílicas en función del análisis estructural.
Bibliografía:
· Bandyopadhyay, A.K., Krishnamoorthy, G. and Sonawat, H.M. (2001) Structural stabilization of [2Fe-2S] ferredoxin from Halobacterium salinarum. Biochemistry 40: 1284-1292.
· Britton, K.L., Stillman, T.J., Yip, K.S.P., Forterre, P. Engel, P.C. and D.d W. Rice (1998) Insights into the Molecular Basis of Salt Tolerance from the Study of Glutamate dehydrogenase from Halobacterium salinarum .J. Biol. Chem. 273: 9023-9030.
· Danson, M.J. and Hough, D.W. (1998) Structure, function and stability of enzymes from archaea. Trends Microbiol. 6: 307-314.
· Dennis, P P; Shimmin, L C (1997) Evolutionary divergence and salinity-mediated selection in halophilic archaea . Microbiol. Mol. Biol. Rev. 61, 90-104.
· Ebel, C., Faou, P., Franzetti, B., Kernel, B., Madern, D., Pascu, M., Pfister, C., Richard, S. and Zaccai, G. (1999) Molecular interactions in extreme halophiles. The solvatation-stabilization hypothesis for halophilic proteins. En: Microbiology and Biogeochemistry of Hipersaline Environments. A. Oren (Ed.) pp. 227-237. CRC Press, Boca Raton.
· Richard, S.B., Madern, D., Garcin, E. and Zaccai, G. (2000) Halophilic adaptation: Novel solvent protein interactions observed in the 2.9 and 2.6 Å resolution structures of the wild type and a mutant of malate dehydrogenase from Haloarcula marismortui. Biochemistry 39: 992-1000.
· Zaccai, G. and Eisemberg, H. (1990) Halophilic proteins and the influence of solvent on protein stabilization. TIBS 15: 333-337.
Tema 3. Lípidos de Archaea. Características distintivas de los lípidos. Tipos de lípidos. Difitanilglicerol diéter (archaeol) y variantes. Membranas. Vías biosintéticas. Funciones. Consideraciones evolutivas.
Objetivos: · Analizar las diferencias estructurales que presentan los lípidos de las arqueas y en particular las arqueas halofílicas.
· Comprender uno de los aspectos únicos que caracterizan a las arqueas: los lípidos de sus membranas.
· Comparar el tipo de unión que existe entre el glicerol y la porción hidrofóbica de los lípidos de Bacteria y Archaea.
· Comprender los términos "archaeol" y "caldarchaeol"
· Analizar cómo los lípidos de membrana pueden usarse para identificar arqueas.
· Comprender la función que desempeñan estos lípidos específicos en las arqueas en relación a los medios donde se desarrollan.
· Analizar las vías biosintéticas.
Bibliografía:
· Asker, D., Awad, T. and Ohta, Y. (2002) Lipids of Haloferax alexandrinus strain TMT: an extremely halophilic canthaxanthin-producing archaeon. J.Biosci.Bioeng. 93: 37-43.
· Kates, M. (1992). Archaebacterial lipids: structure, biosynthesis and function. En: The Archaebacteria: Biochemistry and Biotechnology (M.J.Danson, D.W.Hough, G.G.Lunt, Eds.) pp. 51-72, Portland Press, London.
· Kates, M. and Moldoveanu, N. (1991) Polar lipid structure, composition and biosynthesis in extremely halophilic bacteria. En: General and applied aspects of halophilic microorganisms. Rodríguez-Valera. F. (ed.) pp. 191-198. Plenun Press, N.Y.
· Kates, M. (1993) Membrane lipids of Archaea. En: The Biochemistry of Archaea. M. Kates et. al. (Eds) pp. 261-295. Elsevier Science Publishers B.V.
· Kates, M. (1993) Membrane lipids of extreme halophiles: biosynthesis, function and evolutionary significance. Experientia (Basel) 49: 1027-1036.
· Kates, M. (1996) Structural analysis of phospholipids and glycolipids in extremely halophilic archaeabacteria. J. Microbiol. Methods 25: 113-128.
Tema 4. Envolturas celulares de Archaea.
Estructura y química. Paredes celulares. Capa S: Glicoproteínas. Diversidad estructural de la capa S. Biosíntesis de glicoproteínas haloarqueales.
Objetivos:
· Conocer las características de las envolturas celulares de las arqueas halofílicas.
· Enunciar los componentes de las paredes celulares.
· Comparar las envolturas halofílicas con las de otras arqueas.
· Analizar la composición de la capa S y cómo están organizados sus componentes.
· Enumerar las diferencias entre paredes celulares de arqueas y otros organismos.
· Analizar los aspectos más sobresalientes de la vía de biosíntesis de las glicoproteínas.
Bibliografía:
· Eichler J. (2000). Novel glycoproteins of the halophilic archaeon Haloferax volcanii. Arch. Microbiol. 173: 445-448.
· Eichler J. (2001). Post-translational modification of de S-layer glycoprotein occurs following translocation across the plasma membrane of the haloarcheon Haloferax volcanii. Eur.J.Biochem. 268: 4366-4373.
· Gilboa-Garber, N., Mymom, H. and Oren, A. (1998) Typing halophilic Archaea and characterization of their cell surface carbohydrates by use of lectins. FEMS Microbiol. Lett. 163: 91-97.
· Konrad, Z. and Eichler, J. (2002) Protein glycosylation in Haloferax volcanii : partial characterization of a 98-kDa glycoprotein. FEMS Microbiol. Lett. 209: 197-202.
· Sumper, M. (1987) Halobacterial glycoprotein biosynthesis. Biochim. Biophys. Acta 906: 69-79.
Tema 5. Sistemas de transporte. Transporte de iones: halorodopsina (HR). Canales iónicos (porinas). Transporte de azúcares. Transporte de aminoácidos.
Dedicación:2 horas
· Analizar los tipos de transporte encontrados en arqueas halofílicas.
· Comprender cómo funciona el transporte de iones a través de la halorodopsina.
· Destacar las diferencias más importantes entre Archaea, Bacteria y Eukarya, en cuanto a s¡stemas de transporte.
· Entender cómo es el mecanismo de transporte de los aminoácidos y azúcares.
Bibliografía:
· Besnard, M., Martinac, B. and Ghazi, A. (1997) Voltage-dependent porin-like ion channels in the archaeon Haloferax volcanii. J.Biol.Chem 272: 992-995.
· Essen, L. (2002) Halorhodopsin: light-driven ion pumping made simple?. Curr. Opin. Struct. Biol. 12: 516.
· Kolbe, M., Besir, H., Essen, L.O. and Oesterhelt, D. (2000) Structure of the light-driven chloride pump halorhodopsin a 1.8 Å resolution. Science 288: 1390-1396.
· Mukohata, Y., Ihara, K., Tamura, T. and Sugiyama, Y. (1999) Halobacterial rhodopsins. J. Biochem. 125: 649-657.
· Muneyuki, E., Shibazaki, C., Wada, Y., Yakushizin, M. and Ohtani, H. (2002) Cl- concentration dependence of photovoltage generation by halorhodopsin from Halobacterium salinarum. Biophys. J. 83: 1749-1759.
· Severina, L.O., Pimenov, N.V. and Plakunov, V.K. (1991) Arch. Microbiol. 155: 131-136.
· Spudich, J L (1998) Variations on a molecular switch: transport and sensory signalling by archaeal rhodopsins. Molecular Microbiology 28: 1051-1058.
· Takano, J., Kaidoh, K. and Kamo, N. (1995) Fructose transport by Haloferax volcanii. Can.J.Microbiol. 41: 241-246.
· Tawara, E. and Kamo, N. (1991) Glucose transport of Haloferax volcanii requires the Na+ -electrochemical potential gradient and inhibitors for the mammalian glucose transporter inhibit the transport. Biochim. Biophys. Acta 1070: 293-299.
· Varo, G. (2000) Analogies between halorhodopsin and bacteriorhodopsin. Biochim. Biophys. Acta 1460: 220-229.
· Wanner, C. and J. Soppa (1999) Genetic identification of three ABC transporters as essential elements for nitrate respiration in Haloferax volcanii. Genetics 152: 5814-5824.
· Zoratti, M. and Lanyi, J.K. (1987) Phosphate transport in Halobacterium halobium depends on cellular ATP levels. J. Bacteriol. 169: 5755-5760.
Tema 6. Transducción de señales. Introducción. Quimiotaxis. Fototaxis. Fotorreceptores. Movimiento: flagelos. Histidina quinasas.
Objetivos:
· Estudiar la transducción de señales en arqueas halofílicas, especialmente señales de fototaxis y de quimiotaxis.
· Analizar la estructura y el mecanismo de acción de las rodopsinas sensoriales SRI y SRII.
· Analizar los mecanismos de transducción de señal en la quimiotaxis de las arqueas halofílicas.
· Describir la estructura de los flagelos.
Bibliografía:
· DasSarma, S. et al. (2001) Genomic perspective on the photobiology of Halobacterium species NRC-1, a phototrophic, phototactic, and UV-tolerant haloarchaeon. Photosynthesis Res. 70: 3-17.
· Hou, S., Larsen, R.W., Boudko, D., Rilley, C.W., Karatan, E., Zimmer, M., Ordal, G.W. and Alam, M. (2000). Myoglobin-like aerotaxis transducers in Archaea and Bacteria. Nature 403:540-544.
· Kokoeva, M.V., Storch, K-F., Klein, C. and Oesterhelt, D. (2002) A novel mode of sensory transduction in Archaea: binding protein-mediated chemotaxi towards osmoprotectants and amino acids. EMBO J. 21: 2312-2322.
· Le Dain, A.C., N. Saint, A. Kloda, A. Ghazi and B. Martinac (1998) Mechanosensitive ion channels of the archaeon Haloferax volcanii. J.Biol.Chem. 273: 12116-12119.
· Oesterhelt, D. and Marwan, W. (1993) Signal transduction in halobacteria. En: The Biochemistry of Archaea. M. Kates et. al. (Eds) pp. 173-207. Elsevier Science Publishers B.V.
· Rudolph, J. and Oesterhelt, D. (1995) Chemotaxis and phototaxis require a CheA histidine kinase in the archaeon Halobacterium salinarium. EMBO J. 14: 667-673.
· Sorch, K-F., Rudolph, J. and Oestrehelt, D. (1999) Car: a cytoplasmic sensor responsible for arginina chemotaxis in the archaeon Halobacterium salinarum. EMBO J. 18: 1146-1158.
· Spudich, J L (1998) Variations on a molecular switch: transport and sensory signalling by archaeal rhodopsins. Molecular Microbiology 28: 1051-1058.
· Stoeckenius, W. (1985) The rhodopsin-like pigment of halobacteria: light-energy and signal transducers in an archaebacterium. TIBS 10: 483-486.
· Zhang, W., Brooun, A., McCandless, J., Banda, P. and Alam, M. (1996) Signal transduction in the archaeon Halobacterium salinarum is processed through three subfamilies of 13 soluble and membrane-bound transducer proteins. PNAS 93: 4649-4654.
II. METABOLISMO
Tema 7. Bioenergética.
Transducción de energía en halófilos extremos. Bacteriorodopsina (BR). Sistemas de transporte electrónico: NADH oxidasas, NADH deshidrogenasas, succinato deshidrogenasa y citocromos. ATPasas. Fermentación de arginina (Via ADI).
Objetivos:
· Describir los distintos sistemas de transducción de energía en los halófilos extremos.
· Analizar el mecanismo de la bacteriorrodopsina.
· Comparar la cadena respiratoria de arqueas con la de los otros dominios.
· Analizar las propiedades de las proteínas de la cadena respiratoria.
· Describir y comparar las ATPasas halofílicas.
· Describir la obtención de energía de los halófilos por la vía ADI.
Bibliografía:
· Bickel-Sandkötter, S., Gätner, W. and Dane, M. (1996) Conversion of energy in halobateria: ATP synthesis and phototaxis. Arch. Microbiol. 166: 1-11.
· Hartmann, R., Sickinger, H-D and Oesterhelt, D. (1980) Anerobic growth of halobacteria. PNAS 77, 3821-3825.
· Hochstein, L.I. and Bogomolni, R. (1999) What do the extreme halophiles tell us about the evolution of the proton-translocating ATPases?. En: Microbiology and Biogeochemistry of Hipersaline Environments. A. Oren (Ed.) pp. 273-280. CRC Press, Boca Raton.
· Monstadt, G.M. and Holldorf, A.W. (1990) Ariginine deiminase from Halobacterium salinarium. Biochem. J. 273: 739-745.
· Oesterhelt, D (1998). The structure and mechanism of the family of retinal proteins from halophilic Archaea. Curr. Opinion in Structural Biology 8: 489-500.
· Ruepp, A; Müller, H N; Lottspeich, F; Soppa, J (1995). Catabolic ornithine transcarbamylase of Halobacterium halobium (salinarium): purification, characterization, sequence determination, and evolution. J.Bacteriol. 177: 1129-1136 .
· Ruepp, A and Soppa, J (1996). Fermentative arginine degradation in Halobacterium salinarium (formerly Halobacterium halobium): Genes, gene products, and transcripts of the arcRACB gene cluster. J. Bacteriol. 178: 4942-4947.
· Ruepp A., G. Wanner and J. Soppa (1998) A 71-kDa protein from Halobacterium salinarium belongs to a ubiquitous P-loop ATPase superfamily with head-rod-tail structure. Arch. Microbiol. 169: 1-9.
· Stan-Lotter, H., Bowman, E.J. and Hochstein, L.I. (1991) Relationship of the membrane ATPase from Halobacterium saccharovorum to vacuolar ATPases. Arch. Biochem. Biophys. 284: 116-119.
· Subramaniam S. and Henderson R. (2000) Molecular mechanism of vectorial proton translocation by bacteriorhodpsin. Nature 406: 653-657.
· Tanaka, M., Ogawa, N., Ihara, K., Sugiyama, Y., and Mukohata, Y. (2002). Cytochrome aa3 in Haloferax volcanii. J.Bacteriol. 184: 840-845.
· Yatsumani, R., M. Iwamoto, K. Ihara and S.Nakamura (1999) Molecular cloning of A1-ATPase gene from extremely halophilic archaeon Haloarcula japonica strain TR-1. Nucleic Acid Symp. Series 42: 75-76.
Tema 8. Metabolismo primario en Haloarchaea. Catabolismo de hexosas. Oxidación de piruvato a acetil-CoA. Ciclo del ácido cítrico. Ciclo del glioxilato. Metabolismo de aminoácidos . Evolución del metabolismo central.
Objetivos:
· Describir estas vías en arqueas halofílicas
· Comparar estas vías con las encontradas en otras arqueas, bacteria y eucariotas.
· Destacar las diferencias más importantes en cuanto a las enzimas implicadas.
· Describir el complejo de la piruvato deshidrogenasa dependiente de ferrodoxina.
· Comprender cómo el ciclo del glioxilato permite a estos microorganismos crecer en medios con fuentes de carbono de dos átomos.
· Analizar las diferencias en el metabolismo de aminoácidos con los otros dominios.
· Analizar la evolución del metabolismo primario.
Bibliografía:
· Bräsen C. and P. Schönheit (2001) Mechanisms of acetate formation and acetate activation in halophilic archaea. Arch. Microbiol. 175: 360-368.
· Danson, M.J. (1993) Central metabolism of the Archaea. En: Kates M, Kushner DJ, Matheson AT (eds). Elsevier, Amsterdam, pp. 1-24.
· Danson, M.J., Jolley, K.A., Maddocks, D.G., Dyall-Smith, M.L. and Hough, D.W. (1999) New insights into the molecular enzymology of pyruvate metabolism in the halophilic archaea. En: Microbiology and Biogeochemistry of Hipersaline Environments. A. Oren (Ed.) pp. 239-248. CRC Press, Boca Raton.
· Fu, W. and P. Oriel (1998) Gentisate 1,2-dioxygenase from Haloferax sp. D1227. Extremophiles 2: 439-446.
· Hochstein, L.I. (1988) The phisyology and metabolism of the extremely halophilic bacteria. En: Rodríguez-Valera F (ed.) Halophilic bacteria. CRC, Boca Raton, FL, pp. 67-83.
· Hochuli, M.; Patzelt, H.; Oesterhelt, D.; Wüthrich, K. and Szyperski, T. (1999) Amino Acid Metabolism biosynthesis in the halophilic archaeon Haloarcula hispanica. J. Bacteriol. 181: 3226-3237.
· Javor, B.J. (1988) CO2 fixation in halobacteria. Arch. Microbiol. 149: 433-440.
· Johnsen, U; Selig, M; Xavier, K B; Santos, H; Schönheit, P (2001). Different glycolytic pathways for glucose and fructose in the halophilic archaeon Halococcus saccharolyticus Arch. Microbiol. 175: 52-61.
· Kerscher, L., and D. Oesterhelt. (1981). Purification and properties of two 2-oxoacid:ferredoxin oxidoreductases from Halobacterium halobium. Eur. J. Biochem. 116:587-594.
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· Oren, A (2002)Diversity of halophilic microorganisms: environments, phylogeny, physiology, and applications. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology 28: 56-63.
· Rajagopalan, R. and Altekar, W. (1991) Products of non-reductive CO2 assimilation in the halophilic arcaheabacterium Haloferax mediterranei. Indian J. Biochem. Biophys. 28: 65-67.
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· Stuer-Lauridsen, B. and P. Nygaard (1998) Purine salvage in two halophilic archaea: characterization of salvage pathways and isolation of mutants resistant to purine analogs. J. Bacteriol. 180: 457-463.Vyazmensky, M., Z. Barak, D.M. Chipman and J. Eichler (2000). Characterization of acetohydroxy acid synthase activity in the arhaeon Haloferax volcanii. Comp. Biochem. Physiol. pt B 125: 205-210.
· Wanner, C. and Soppa, J. (2002) Functional role for a 2-oxo acid dehydrogenase in the halophilic archaeon Haloferax volcanii. J.Bacteriol. 184: 3114-3121.
Tema 9. Metabolismo de nitrógeno. Asimilación de nitrato en arqueas halofílicas. Nitrato y nitrito reductasas. Sistemas de transporte. Desnitrificación.
Objetivos:
· Distinguir entre metabolismo asimilatorio y metabolismo desasimilatorio del nitrato.
· Comparar la reducción asimilatoria de nitrato con la reducción desasimiladora de nitrato.
· Comparar las propiedades de las nitrato reductasas asimilatorias y las desasimiladoras: localización celular, regulación, etc.
· Analizar las diferentes nitrito reductasas encontradas en arqueas halofílicas.
Bibliografía:
· Philippot, L. (2002) Denitrifying genes in bacterial and Archaeal genomes. Biochim. Biophys. Acta 1577: 355-376.
· Hochstein, L. I. (1991) Nitrate reduction in the extremely halophilic bacteria. En: General and Applied Aspects of Halophilic Microorganisms. Rodríguez-Valera. F. (ed.) pp. 129-138. Plenun Press, N.Y.
· Richardson, D.J., Berks, B.C., Rusell, D.A., Spiro, S. and Taylor, C.J. (2001) Functional, biochemical and genetic diversity of prokaryotic nitrate reductases. CMLS, Cell Mol. Life Sci. 58: 165-178.
· Wanner, C. and J. Soppa (1999) Genetic identification of three ABC transporters as essential elements for nitrate respiration in Haloferax volcanii. Genetics 152: 5814-5824.
Tema 10. Sistemas de osmoprotección.
Introducción. Estrategias de osmoadaptación acumulación de iones inorgánicos, enzimas tolerantes a la salinidad, acumulación de solutos orgánicos. Biosíntesis de solutos compatibles. Regulación a nivel molecular.
Objetivos:
· Distinguir entre catión intracelular y extracelular.
· Entender el término "soluto compatible".
· Comprender que la acumulación de solutos compatibles es un prerrequisito para la adaptación de los microorganismos al estrés osmótico.
· Analizar las vías de biosíntesis de osmolitos orgánicos.
· Analizar los mecanismos moleculares de respuesta a la salinidad.
Bibliografía:
· da Costa, M S; Santos, H; Galinski, E A (1998) An overview of the role and diversity of compatible solutes in Bacteria and Archaea. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology 61: 117-153.
· Eisenberg, H., Mevarech, M. and Zaccai, G. (1992) Biochemical, structural and molecular genetic aspects of halophilism. Adv. Prot. Chem. 43: 1-62.
· Galinski, E.A. (1995) Osmoadaptation in Bacteria. Adv. Microbiol. Physiol. 37: 273-328.
· Galinski, E.A. and Louis, P. (1999) Compatible solutes: ectoine production and gene expression. En: Microbiology and Biogeochemistry of hipersaline environments. A. Oren (Ed.) pp. 187-202. CRC Press, Boca Raton.
· Martin, D.D., Ciulla, R.A. and Roberts, M.F. (1999) Osmoadaptation in Archaea. Appl. Environ. Microbiol. 65: 1815-1825.
· Mojica, F.J.M., Cisneros, E, Ferrer, C., Rodríguez-Valera, F. and Juez, G. (1997) Osmotically induced response in representatives of halophilic prokaryotes: the bacterium Halomonas elongata and the archaeon Haloferax volcanii. J. Bacteriol. 179: 5471-5481.
· Oren, A. (1999) Bionergetic aspects of halophilism. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 63:334-348.
III. BIOLOGÍA MOLECULAR.
Tema 11. Estructura del cromosoma.
Organización y tamaño del genoma. Plásmidos. Secuencias de inserción. Transposones. DNA topoisomerasas. Consideraciones evolutivas.
Objetivos:
· Analizar la organización genómica de arqueas halofílicas.
· Estudiar los elementos de inserción en halófilos.
· Analizar la topología del DNA encontrada en halófilos.
· Destacar las diferencias encontradas en las DNA topoisomerasas.
Bibliografía:
· Charlebois, R.L., Hofman, J.D., Schalkwyk, L.C., Lam, W.L. and Doolittle, W.F. (1989) Genome mapping in halobacteria. Can. J. Microbial. 35: 21-29.
· Forterre, P and Elie, C. (1993) Chromosome structure: DNA topoisomerases and DNA polymerases in archaeabacteria (Archaea). En: The Biochemistry of Archaea (Archaebacteria). M. Kates (Ed.) pp. 325-365. Elsevier Science Publishers.
· Forterre, P., Bergerat, A., Gadelle, D., Elie, C., Lottspeich, F., Confalonieri, F., Duguet, M., Holmes, M. and Dyall-Smith, M. (1994) Evolution of DNA topoisomerases and DNA polymerases: a perspective from Archaea. System. Appl. Microbiol. 16: 746-758. Kong, M., Kucera, R.B. and Jack, W.E. (1998) A novel DNA polymerase family in Archaea. J. Bacteriol. 180: 2232-2236.
Tema 12. Replicación y Trascripción del DNA.
DNA polimerasas. RNA polimerasa DNA dependiente. Señales de trascripción: promotores y terminadores. Control de la trascripción.
Objetivos:
· Revisar los conocimientos actuales sobre la replicación en arqueas.
· Estudiar las DNA polimerasas de arqueas y compararlas con las de los otros dominios. (Destacar las diferencias).
· Destacar las características de las RNA polimerasas de arqueas halofílicas.
· Analizar el aparato trascripcional básico de arqueas.
· Describir los promotores arqueales.
· Analizar los factores de trascripción encontrados en arqueas y compararlos con los de los otros dominios.
· Estudiar ejemplos de la regulación de la trascripción: formación de vesículas de gas y bacteriorrodopsina.
Bibliografía:
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Tema 13. Traducción. Estructura de los componentes traduccionales: Ribosomas. RNAs de transferencia y aminoacil-tRNA sintetasas, RNAs mensajeros. Factores de elongación. Sensibilidad de las arqueas a los inhibidores de la síntesis proteica. Modificaciones post-traducción. Translocación de proteínas.
Objetivos:
· Analizar la estructura de los ribosomas halofílicos y sus componentes
· Describir los tRNAs halofílicos, analizando las diferencias con respeto a los otros dominios.
· Describir las aminoacil-tRNA sintetasas descubiertas en arqueas halofílicas.
· Estudiar los factores proteicos implicados en la traducción en arqueas halofílicas.
· Analizar los inhibidores de la traducción que afectan a arqueas halofílicas.
Bibliografía:
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Tema 14. Análisis de genomas halofílicos. Genoma de Halobacterium species NRC1: metabolismo energético, transporte, componentes de la envoltura celular, transducción de señal, fotobiología, replicación, reparación y recombinación del DNA, transcripción y traducción.
Objetivos:
· Analizar el genoma de Halobacterium sp. NRC-1 y Haloferax volcanii (parcial).
· Describir y analizar distintos grupos de genes.
· Comparar el genoma con el de otras arqueas secuenciadas.
Bibliografía:
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Tema 15. Evolución. Sustituciones nucleotídicas. Árboles filogenéticos basados en secuencias de rRNA y de proteínas. Relaciones evolutivas de los organismos halofílicos con los otros dominios: transferencia horizontal de genes. Modelo para la evolución de proteínas halofílicas.
Objetivos:
· Definir qué es un "distancia evolutiva"
· Definir qué es una "secuencia signatura"
· Analizar qué macromoléculas pueden servir como "cronómetros moleculares".
· Analizar los mecanismos de transferencia horizontal de genes entre halófilos, Archaea y Bacteria.
Bibliografía:
· Benachenhou, L. N., Forterre, P. and Labedan, B. (1993). Evolution of glutamate dehydrogenase genes: Evidence for two paralogous protein families and unsual branching patterns of the archaebacteria in the universal tree of life. J. Mol. Evol. 36: 335-346.
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· Whitman, W.B., Pfeifer, F., Blum, P. and Klein, A. (1999) What Archaea have to tell biologists. Genetics 152: 1245-1248.
Tema 16. Desarrollo de herramientas para biología molecular de haloarchaea. Construcción de vectores específicos para la amplificación de genes halofílicos. Marcadores de selección y cepas huésped. Transposones. Sistemas de trascripción in vitro. Sistemas de traducción in vitro. Expresión de proteínas halofílicas en sistemas heterólogos y homólogos.
Objetivos:
· Describir la construcción de vectores.
· Describir métodos de selección y screening de mutantes halofílicos.
· Analizar las diferentes herramientas moleculares desarrolladas para la expresión de genes halofílicos.
· Describir métodos de expresión de proteínas halofílicas en sistemas heterólogos y homólogos: ventajas e inconvenientes.
Bibliografía:
· Cline, S.W. and Doolittle, WF (1992) Transformation of members of the genus Haloarcula with shuttle vectors based on Halobacterium halobium and Haloferax volcanii plasmid replicons. J. Bacteriol. 174: 1076 - 1080.
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Tema 17. Biotecnología y aplicaciones de los halófilos y de sus enzimas. Introducción. Biosensores. Producción de bioplásticos. Aplicaciones en la industria alimentaria. Plantas transgénicas. Exopolisacáridos. Investigación en cáncer.
Objetivo:
· Analizar las posibilidades biotecnológicas que pueden ofrecer las arqueas halofílicas.
Bibliografía:
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· Wise, K.J., Gillspie, N.B., Stuart, J.A., Krebs, M.P. and Birge, R.R. (2002) Optimization of bacteriorhodopsin for biolectronic devices. Trends in Biotechnology 20: 387-394.
Programa práctico de la asignatura.
- Expresión heteróloga de un gen de Haloferax mediterranei . Ensayo de renaturalización.
- Expresión homóloga de un gen en Haloferax volcanii. |