A origem e evolução das Archaea

As Archaea...

Conceito geral:

Extremofílicas

Metanogênicas

Dotadas de singularidades que a fizeram merecer seu próprio Domínio...

Domínio Archaea

Por que um terceiro domínio?

Algumas semelhanças com o domínio Eukarya:

Proteínas ribossomais

Sistemas moleculares em processos informacionais, tais como transcrição e outros.

Domínio Archaea

Por que um terceiro domínio?

Algumas semelhanças com o domínio Bacteria:

Tamanho e organização dos cromossomos

Ribossomo 70 S

Utilização da sequência Shine-Dalgarno para a iniciação da tradução

Domínio Archaea

Por que um terceiro domínio?

Algumas singularidades das Archaea:

Genes compartilhados exclusivamente por espécies arqueais

Parede celular formada por pseudo-peptidioglicano, glicoproteínas e outros

Fosfolipídios da membrana Isoprenóides (G1P)

Domínio Archaea

Quão antigo?

Biomarcadores, como Esteranos 2.7 Bilhões de anos

Metano de origem biológica 2.7 Bilhões de anos

Evidência de redução de sulfato 3.4 Bilhões de anos

Sem consenso... Técnicas necessitam de um maior desenvolvimento para respostas mais acuradas...

Domínio Archaea

Antigo ou derivado?

Nenhum domínio pode ser traçado até o LUCA (Last Universal Common Ancestor)

Diversas hipóteses possuem seus próprios pontos fortes e fracos

“Onde se esconde a resposta ?”

Domínio Archaea

Filos:

• Crenarchaeota

• Euryarchaeota

• Korarchaeota

• Nanoarchaeota

Nanoarqueaequitans ??

. . Espécies cultiváveis archaeal são atribuídos dois filos :

Crenarchaeota eo Euryarchaeota

O hipertermófilo equitans Nanoarchaeum

como o representante de um novo filo - o

Nanoarchaeota.

Isso teria divergido antes da divisão Crenarchaeota eo

Euryarchaeota

importante para entender

a história do

domínio Archaeal

Nanoarquea equitans

• descoberto em 2002 • em uma fonte

hidrotermal • costa da Islândia • Karl Stetter.• cresce em temperaturas

próximas de ebulição, • é considerado um

termófilas

Pequeno

hipertermófilo

cresce e se divide na superfície das espécies crenarchaeal Ignicoccus

estilo de vida parasitária

Simbiose obrigatório

não pode ser cultivada de formaindependente

Nanoarquea Nanoarquea equitansequitans

Nanoarquea equitans• células são apenas 400

nanômetros• genoma é apenas 490.885

nucleotídeos de comprimento• não tem genes para os

lipídios, aminoácidos, ou biossíntese de nucleotídeos.

• 95% do DNA codificam para proteínas ou RNAs estáveis

• capacidade limitada de biossíntese e catabolismo

• análise filogenética dos seus 16S rRNA sugere que eles se separaram no início da linhagem arqueas

Nanoarquea• Nanoarchea tem muitas enzimas DNA de

reparação como todo o necessário para realizar a replicação do DNA, transcrição e tradução.

• não tem no genoma grandes extensões de DNA não-codificante característico de outros parasitas.

• A capacidade do organismo de produzir sua própria ATP também está em questão. Nanoarchaeum não tem a capacidade de metabolizar hidrogênio e enxofre para a energia, como termófilos muitos fazem.

• Ela tem cinco subunidades de uma ATP sintase, bem como as vias de desaminação oxidativa. Se ele obtém energia a partir de moléculas biológicas importados de Ignicoccus, ou se recebe diretamente ATP é actualmente desconhecida.

Filogenia das Archaea

Filogenia baseada na análise de SSU rRNA (Small subunit ribosomal RNA)

Filogenia das Archaea

A árvore filogenética baseada em SSU rRNA é confiável?

Um problema recorrente: HGTs (Horizontal Gene Transfer)

Novas análises Proteínas ribossômicas

Características das Archaea

• Principalmente formado por organismos extremófilos. Porém estão distribuídos vastamente por todos os ambientes, como nos mares e água-doce.

• Característica exclusiva das Archaea é o metabolismo metanogênico.

Adaptação das Archeae

• Pelo fato de muitas espécies se encontrarem em ambientes de condições extremas , as Archeas desenvolveram adaptações que as possibilitassem viver nestes locais.

Adaptações das Archeae

• Termofilia: possui a parede celular mais rígida, maior empacotamento do DNA. São as únicas a sobreviverem em ambientes acima de 95°C – Fenótipo hipertermofílico.

Adaptações das Archeae

• Halofilia : mantém grande concentração de k + intracelularmente para não ocorrer a lise.

Aplicações biotecnológicas

• Microorganismos extremófilos ampliaram o processo de utilização da tecnologia enzimática.

• Enzimas arqueas de grande aplicação biotecnológica- hipertermofílicas, psicrofílicas, alacalofílicas.

• As termozimas são utilizadas principalmente nos processos de beneficiamento do amido, na manufatura e branqueamento da polpa para a produção do papel e também no PCR.

Referências:

• Gribaldo, Simonetta & Brochier-Armanet , Celine . The origin and evolution of Archaea: a state of the artPhil Trans R Soc B 2006 361: 1007-1022.

• Archaea: Potencial Biotecnológico. Disponível em: http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio30/archaea.pdf