Sulfolobus acidocaldarius

Sulfolobus acidocaldarius é uma arqueia termoacidofílica que pertence ao reino Crenarchaeota. Esta espécie foi a primeira espécie do género Sulfolobus a ser descrita, em 1972, por Thomas Brock e colaboradores. Atualmente é um dos organismo-modelo mais utilizados para estudar organismos que pertencem ao domínio Arqueia, e em particular ao filo Crenarchaeota. Atualmente apenas organismos pertencentes ao género Sulfolobus podem ser geneticamente manipulados dentro dos Crenarchaeota, fazendo desta uma espécie essencial para se compreender a biologia dos Crenarchaeota.

Isolamento

Esta espécie foi inicialmente isolada no Parque Nacional de Yellowstone, nos Estados Unidos da América, em solos com temperaturas elevadas e pH baixo. Esta espécie foi posteriormente identificada em outros locais, tais como El Salvador, Dominica e Itália. As temperaturas em que este organismo é encontrada encontram-se entre 65 e 90°C e o pH é aproximadamente 3.

Características morfológicas

Sulfolobus acidocaldarius é um organismo unicelular, sem núcleo separado do citoplasma. As células deste organismo são ligeiramente irregulares e apresentam lóbulos, o que justifica em parte o nome do género (Sulfolobus). As células apresentam um diâmetro entre 0.8 e 1 µm, com pouca variação de tamanho.

Replicação Celular

S. acidocaldarius possui um mecanismo de replicação homólogo ao mecanismo ESCRT encontrado em eucariotas.

Metabolismo

S. acidocaldarius é  organismo autotrófico facultativo. Quando cresce autotroficamente este organismo oxida enxofre elementar, convertendo-o em sulfato, ao mesmo tempo que fixa carbono proveniente de dióxido de carbono em carbono orgânico. Tem tempo de duplicação entre  36.8-55.3 h quando o crescimento ocorre na presença de enxofre. Esta espécie também pode crescer num meio complexo de substratos biológicos. Ao crescer em 0,1% de extrato de levedura, o crescimento é mais rápido do que quando o crescimento é autotrófico, e a duplicação ocorre entre 6.5 e 8h.

Genoma

Em 2005, o genoma completo da estirpe DSM639 foi publicado. O genoma deste crenarchaeota é composto de um único cromossoma circular com 2,225,959 pares de bases, com um 36,7% de G+C. Os autores previram 2292 genes que codificam proteínas. O genoma de Sulfolobus acidocaldarius é muito estável, com poucos, se alguns, rearranjos devido a elementos móveis.

Os autores descobriram os genes necessários para a síntese de purinas e pirimidinas, bem como para a síntese de todos os aminoácidos, exceto para selenocisteína. Genes do metabolismo da glicose, sugerem a existência de duas vias metabólicas alternativas. Esta espéciede Sulfolobus cresce num número mais limitado de fontes de carbono relativamente a outras espécies do mesmo género. Suspeita-se que esta diferença se deva ao número reduzido de transportadores de açúcares encontrados neste organismo.

O operão ups

A irradiação com luz ultra-violeta aumenta a frequência de recombinação devido à conjugação em S. acidocaldarius. O operão ups de Sulfolobus é altamente induzido pela irradiação UV. A pili codificada por este operão é empregue na promoção de agregação celular, o que é necessário para a posterior troca de DNA entre as células, resultando em recombinação homóloga. Um estudo em Sulfolobos acidocaldarius mostrou que um dos genes deste operão, saci-1497, codifica uma endonuclease de tipo III que causa "nicks" no DNA danificado por radiação UV. Outro dos genes do operão, saci-1500, codifica uma helicase do tipo RecQ que é capaz de abrir intermediários da recombinação homóloga, tais como junções de Holliday. Os genes Saci-1497 e Saci-1500 foram propostos como tendo uma função num mecanismo de reparação de DNA baseado em recombinação homóloga que usa o DNA que foi transferido como modelo. Assim, acredita-se que o sistema ups em combinação com recombinção homóloga forneça um mecanismo de resposta a danos de DNA que protege os Sulfolobales de danos no seu genoma.

Importância para a indústria

A enzima de restrição SuaI foi inicialmente isolada a partir deste organismo.