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Las cianobacterias constituyen el único grupo de organismos procariotas capaz de llevar a cabo una fotosíntesis oxigénica similar a la que realizan las plantas superiores (Blankenship, 1992; Stanier y Cohen-Bazire, 1977), ya que poseen aparatos fotosintéticos situados en membranas tilacoidales y dos fotosistemas similares a los localizados en los cloroplastos. Se diferencia en que, excepto en proclorofitas, las cianobacterias carecen de clorofila b (Morden y Golden, 19919 y presentan pigmentos antena alternativos denominados ficobiliproteínas (Sherman et al., 1987).
El origen de las cianobacterias data de hace aproximadamente 3.500 millones de años (Schopf, 1993) constituyendo, muy probablemente, el grupo biológico que desarrolló la fotosíntesis oxigénica. Su aparición provocó que la atmósfera terrestre se enriqueciese en oxígeno, lo que conllevó la aparición de la capa de ozono y, con ello, la evolución del resto de organismos. Por otro lado, las cianobacterias han desempeñado un papel esencial en el origen y evolución de las plantas superiores, ya que, de acuerdo con la teoría endosimbionte 8Gray, 1989), dieron lugar a los cloroplastos a través de procesos de endosimbiosis.
Las cianobacterias se caracterizan por ser, desde un punto de vista metabólico, muy homogéneas, siendo en su mayor parte autótrofas estrictas, aunque hay algunas especies que crecen mixotróficamente (utilizando azúcares como fuente de carbono y energía a la vez que realizan la fotosíntesis), fotoheterotróficamente (utilizando sustratos orgánicos como fuente de poder reductor al tener inhibida la fotosíntesis no cíclica) o heterotróficamente (utilizando sustratos orgánicos en ausencia de luz) (Rippka et al., 1979; Smith, 1983). No obstante, es la fotosíntesis el proceso principal para la generación del ATP y poder reductor necesarios para asimilar las formas inorgánicas del carbono, nitrógeno, azufre y los demás bioelementos. La fijación de CO2 tiene lugar mediante el ciclo reductivo de las pentosas fosfato (Stainer y Cohen-Bazire, 1977). A destacar que algunos grupos de cianobacterias son capaces de fijar dinitrógeno atmosférico, proceso que en la mayoría de los casos tiene lugar en células especializadas llamadas heterocistos.
En cuanto a su taxonomía, las clasificaciones clásicas se realizan en virtud de su morfología, donde las cianobacterias son consideradas dentro de las bacterias Gram negativas, debido a la existencia en su pared de una membrana externa y una capa de peptidoglicano (Woese, 1987), aunque también poseen algunas características similares a la pared celular de las bacterias Gram positivas (Jurgen et al., 1983). No obstante, nuevas revisiones (Gupta, 1998), presentan a las cianobacterias como un grupo taxonómico bien diferenciado del resto de eubacterias y, evolutivamente, a medio camino entre las Gram positivas (grupo más ancestral) y las Gram negativas o proteobacterias (grupo más evolucionado). Respecto a su taxonomía interna, la más aceptada (Rippka et al., 1979) divide a las cianobacterias en cinco secciones, basándose también en criterios morfológicos y en la forma de división. Las secciones I y II constituyen el grupo de cianobacterias unicelulares y se diferencian según su división por fisión binaria o múltiple, respectivamente. Las cianobacterias filamentosas constituyen las otras tres secciones restantes; la sección III agrupa a cianobacterias filamentosas no formadoras de heterocistos, mientras que las formadores de heterocistos constituyen las secciones IV y V, diferenciándose, respectivamente, según se dividan en uno o en más planos. No obstante, mediante análisis de secuencias de RNA ribosómico 16S (Giovannoni et al., 1988) se ha determinado que las secciones II, por un lado, y las IV y V por otro, son, además, filogenéticamente coherentes. En la actualidad, la taxonomía de las cianobacterias se encuentra en plena evolución apoyándose en estudios de marcadores quimiotaxonómicas (carotenoides, ácidos grados�) y análisis de macromoléculas (ácidos nucleicos y proteínas).
Respecto a sus características genéticas, las cianobacterias presentan una amplia variedad en su contenido G+C (32 � 71%), cubriendo el intervalo de calores encontrados en procariotas. El tamaño de sus genomas es muy variables (2 � 13 Mb) pudiendo exceder el de cualquier grupo bacteriano (Herdman et al., 19799. La mayoría son poliploides, ya que poseen en torno a 12 copias cromosómicas por célula.
Con objeto de dilucidar la existencia en Synechocystis sp. PCC 6803 de alguna ruta alternativa a la 2-oxoglutarato deshidrogenasa, que pudiese completar el ciclo de Krebs, y de determinar la implicación de la glutamato deshidrogenasa en este contexto, se plantearon los siguientes objetivos:
Determinar la función fisiológica de la NADP-glutamato deshidrogenasa en el metabolismo general de Synechocystis, mediante estudios de expresión del gen gdhA y de la caracterización del mutante carente de actividad NADP-GDH.
Investigar la existencia de la ruta del y-aminobutirato como vía alternativa a la 2-oxoglutarato deshidrogenasa en el ciclo de Krebs. Para ello, nos propusimos determinar la actividad de las enzimas que forman parte de dicha ruta y, aprovechando el conocimiento del genoma de Synechocystis, verificar la presencia en el mismo de los genes codificantes de estas enzimas. Una vez localizados, se procedería a la clonación de estos genes, a su expresión en Escherichia coli y a la purificación de las proteínas codificadas para su posterior caracterización físico-química. Al mismo tiempo, la obtención de mutantes en Synechocystis carentes de cada una de las enzimas de la ruta, nos facilitaría el análisis de su papel fisiológico. |
