Genomic and proteomic evidences unravel the UV-resistome of the poly-extremophile Acinetobacter sp. Ver3

Ultraviolet radiation can damage biomolecules, with detrimental or even lethal effects for life. Even though lower wavelengths are filtered by the ozone layer, a significant amount of harmful UV-B and UV-A radiation reach Earth?s surface, particularly in high altitude environments. High-Altitude Andean Lakes (HAAL) are a group of disperse shallow lakes and salterns, located at the Dry Central Andes region in South America at altitudes above 3,000 m. As it is considered one of the highest UV-exposed environments, HAAL microbes constitute model systems to study UV-resistance mechanisms in environmental bacteria at various complexity levels. Herein, we present the genome sequence of Acinetobacter sp. Ver3, a gammaproteobacterium isolated from Lake Verde (4,400 m), together with further experimental evidence supporting the phenomenological observations regarding this bacterium ability to cope with increased UV-induced DNA damage. Comparison with the genomes of other Acinetobacter strains highlighted a number of unique genes, such as a novel cryptochrome. An ?UV-resistome? was defined, encompassing mainly, genes related to UV-damage repair on DNA and genes conferring an enhanced capacity for scavenging the reactive molecular species responsible for oxidative damage. In accordance, proteomic profiling of UV-exposed cells identified up-regulated proteins such as a specific cytoplasmic catalase, a putative regulator, and proteins associated to amino acid and protein synthesis. Down-regulated proteins were related to several energy-generating pathways such as glycolysis, beta-oxidation of fatty acids and electronic respiratory chain. To the best of our knowledge, this is the first report on a genome from a polyextremophilic Acinetobacter strain.Fil: Kurth, Daniel German. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucuman. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiologicos; ArgentinaFil: Belfiore, Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucuman. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiologicos; ArgentinaFil: Gorriti, Marta Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucuman. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiologicos; ArgentinaFil: Cortez, Nestor Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Farias, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucuman. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiologicos; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucuman. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiologicos; Argentin

Aislamiento, cultivo e identificación de microorganismos ambientales a partir de muestras naturales

Se emplearán muestras naturales (agua, suelo, sedimentos de ríos o lagos, heces, etc.) a partir de las cuales se aislaran microrganismos cultivables, principalmente bacterias, mediante el empleo de medios selectivos. Posteriormente se procederá a la identificación por características morfológicas y patrones fisiológicos particulares.Fil: Moreno, Julio Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; Argentin

UV Resistance and Photoreactivation of Extremophiles from High-Altitude Andean Lakes

He HAAL are natural laboratories for exploring and monitoring in situ interactions between the geophysical environment and the dynamics of biodiversity. Solar irradiation (including high UV-B doses) is without doubt the factor that puts the greatest pressure on the ecology of the microbial communities thriving in these shallow lakes. Thus, it is not surprising that ~100 strains with intrinsic UV-B-resistance have been isolated from HAAL. These organisms have developed strategies to cope with strong UV-B irradiation to avoid severe UV-B-damage to proteins, lipids and DNA. Hence, microbiota at the HAAL may harbor special mechanisms to sense and respond to such a ubiquitous resource, i.e., light. In accordance with this, we have encountered a rich diversity of photoreceptors within the cryptochrome-photolyase family in the genomes of three UV-B-resistant extremophiles. Of particular importance among these photoreceptors was the finding of a photolyase-coding sequence in the genome of Acinetobacter sp. Ver3 strain that displayed efficient photoreactivation ability after strong UV-B-induced DNA damage. Based on sequence alignments and secondary structure predictions for this novel photolyase, and entries in the PDB, we found the highest three-dimensional similarity to the photolyase from E. coli (PDB 1DNPA). The structure revealed a proximal alpha-beta domain, and a distal helical domain that binds to FAD in full accordance to the structure of the E. coli photolyase. The N-terminal anti-parallel bundle of beta sheets enclosed by alpha helices is a typical folding motif of photolyases. The chain of three-tryptophan residues instrumental for electron transfer reaction is also conserved in Ver3 photolyase, and in close proximity to the isoalloxazine ring of FAD. All the former findings support the putative CPD-photolyase property of this protein, and agree with the efficient ability of Ver3 for repairing CPD lesions. Nevertheless, a more detailed functional characterization of this "extremoenzyme" is being conducted at the moment to clarify its repair function. The scenario pictured herein makes the HAAL microorganisms excellent test cases for exploring novel enzymatic functions driven by light, and for the bioprospection of novel molecules with potential biotechnological applications on energy conversion, biomedicine or industry. This brief overview is intended to "shine" scientific light on a high window from a quite unexplored, exotic environment, which otherwise constitutes an exceptional outdoor photobiology lab.Fil: Albarracín, Virginia Helena. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; Argentina. Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion; Alemania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Gärtner, Wolfang. Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion; AlemaniaFil: Farias, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentin

Aspectos ecológicos y metodológicos del muestreo, identificación y cuantificación de cianobacterias y microalgas eucariotas

Mediante el muestreo de un cuerpo de agua, empleando red de plancton, obtendremos muestras de cianobacterias y microalgas eucariotas. Una vez realizada la identificación taxonómica, se realizarán análisis cualitativos y cuantitativos de los mismos para determinar la riqueza y abundancia de especies presentes. Finalmente, con parte de las muestras colectadas, extraeremos y cuantificaremos los pigmentos fotosintéticos para comparar los resultados obtenidos con los del análisis cuantitativo.Fil: Moreno, Julio Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Medina, César Dante. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; Argentin

Uncovering Photolyase/Cryptochrome Genes Diversity in Aquatic Microbiomes Exposed to Diverse UV-B Regimes

During evolution, microorganisms exposed to high UV-B doses developed a fine-tuned photo-enzymes called ?photolyases? to cope with DNA damage by UV-B. These photoreceptors belonging to the Cryptochrome/Photolyase Family (CPF) were well characterized at the genomic and proteomic level in bacteria isolated from a wide range of environments. In this work, we go further towards studying the abundance of CPF on aquatic microbial communities from different geographic regions across the globe. Metagenomics data combined with geo-referenced solar irradiation measurements indicated that the higher the UV-B dose suffered by the microbiome´s environment, the higher the abundance of CPF genes and lower the microbial diversity. A connection between CPF abundance and radiation intensity/photoperiod was reported. Likewise, cryptochrome-like genes were found abundant in most exposed microbiomes, indicating a complementary role to standard photolyases. Also, we observed that CPFs are more likely present in dominant taxa of the highly irradiated microbiomes, suggesting an evolutionary force for survival and dominance under extreme solar exposure. Finally, this work reported three novel CPF clades not identified so far, proving the potential of global metagenomic analyses in detecting novel proteins.Fil: Alonso Reyes, Daniel Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Farias, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; Argentin

The biofilms formation of exiguobacterium sp. S17 on synthetic supports and under the influence of arsenic

The high-altitude Andean Lakes (HAAL) areecosystems located in the South American Andes. These ecosystems are unique dueto their geographical characteristics, their broad range of extremeenvironments, as well their abundant biodiversity. Thegenus Exiguobacteriumis one of the most widespread and representative genera on the HAAL, beingdetected by direct (pure culture isolation) and indirect (DGGE) techniques. Thisgenera have been isolated or molecularly detected from a wide range of habitatsincluding cold and hot environments with temperature between-12 and 55°C. This fact confers substantial interest to the genus as apotential model system to research attributes that may correlate withadaptation and evolution of organisms to diverse thermalregimes. Exiguobacterium sp. S17 is a high arsenic resistantpolyextremophilic bacteria isolated from the stromatolites of L. Socompa. This strain is able to grow readily in laboratory and represents an attractive model system for the study of environmentalstress. Previous studies showed that Exiguobacterium sp. S17 is able to resistto high arsenic concentration and to produce biofilm. The aim of this work was toassess biofilms formation byExiguobacterium sp. S17 in different synthetic supports and to investigatethe influence of arsenic (As[III] y As[V]) in their development.Determination andquantification of biofilms was measured using crystal violet 1% following themethodology proposed by Tomaras et al., (2003). Biofilms production wasevaluated at different incubation times (24, 48 and 72 h) in LB50media (without As) and in different synthetic supports: sterile glass tubes (15x 125mm) and polypropylene (12 x 75 mm) and polystyrene plates (20 cm3).The influence of As was investigated supplemented LB50 with arsenate(As[V]): 50mM, 100 mM, 150 mM, 200mM, 250mM and arsenite (As[III]): 2.5 mM,5mM, 7.5 mM, 10 mM, 12.5 mM at the same time.ANOVA analyzes revealed that the optimal production of biofilms isachieved after 24 hours of growth and the highest biofilm production wasobtained when using glass as support and adding  arsenate (As [V]100 mM). No significant differences were observed when adding arsenite in comparison tocontrol medium (without arsenic).The findings obtained in this work made an important contribution to theknowledge of the biology and ecology of the microbial communities of the HAALin response to stress factors. Moreover, this method can be applied for thebenefit of human and environmental health by establishing an experimental basisfor a bioremediation method. Furthermore, we propose that HAAL is a source of novelbacterial species of biotechnological interest.Fil: Ordoñez, Omar Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Zannier, Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaFil: Farias, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos; ArgentinaXI Congreso argentino de Microbiología GeneralCordobaArgentinaSociedad Argentina de Microbiología Genera

Diseño experimental para la evaluación de perfiles de resistencia UV y habilidades de fotorreparación en extremófilos

Se evaluarán los perfiles de resistencia a UV y capacidad fotorreparadora de cepas de interés aisladas de lagunas de altura puno-andinas (LAPAs) empleando como organismo modelo Acinetobacter sp. Ver3. Además, utilizaremos herramientas bioinformáticas para obtener en bases de datos los genes codificantes para fotoliasas. De esta manera se podrán diseñar oligonucleótidos específicos para las reacciones de PCR para la detección de genes en el genoma de cepas extremófilas.Fil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán; Argentina. Max-Planck Institut für Chemische Energie Konversion; AlemaniaFil: Moreno, Julio Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán; ArgentinaFil: Gärtner, Wolfang. Max-Planck Institut für Chemische Energie Konversion; AlemaniaFil: Farias, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentin

Microbiología ambiental y ecología microbiana en el estudio de microorganismos en ambientes extremos

Se integrarán conceptos generales de ecología microbiana que permitan identificar diferentes microorganismos por medio de técnicas dependientes e independientes del cultivo en muestras ambientales de comunidades microbianas extremófilas. Además, dilucidaremos el rol de dichos organismos observando e interpretando el desarrollado del ecosistema que se establece dentro de una Columna de Winogradsky. Además, teniendo en cuenta la importancia de los pigmentos microbianos, realizaremos una caracterización de los mismos y determinaremos su importancia en el desarrollo de microorganismos en ambientes extremos.Fil: Moreno, Julio Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); ArgentinaFil: Gorriti, Marta Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Flores, María Regina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (i); Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; Argentin

Microbialite-like structures in Cladophora sp. (Ulvophyceae) mats from a subtropical Andean basin: ecological implications

The solubility equilibrium of calcite is influenced by physicochemical, climatic and biological factors. Annual cycles of exceptionally prolonged drought, in conjunction with naturally occurring diffuse organic pollution, generate the unique conditions for the precipitation of lithified carbonate structures (microbialites). The aim of this article is to analyze the possible implications of calcite precipitation produced in mats of Cladophora sp. in an Andean subtropical basin, considering it is the first time this phenomenon is described for the region. We collected samples from selected sites at the Lules River Basin, in four sampling dates between the years 2003 and 2004, within a monitoring work of 15 years. Samples were analyzed using an electron microscope and X-ray diffraction analysis. We found that Gomphonema sp. attached to Cladophora sp. contributes to precipitation of calcite and formation of microbialite like structures, in the studied area. This work presents an initial discussion of the discovery of microbialites-like structures attached to Cladophora sp. mats in a subtropical Andean stream and the environmental conditions that lead to their production, as well as the possible ecological implications of these microbialites.Fil: Fernandez, Hugo Rafael. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Biodiversidad Neotropical. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo. Instituto de Biodiversidad Neotropical. Instituto de Biodiversidad Neotropical; ArgentinaFil: González Achem, Ana L.. Fundación Miguel Lillo. Dirección de Zoología. Instituto de Invertebrados; ArgentinaFil: Correa, M.. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; Argentin

Pyrite framboid as indicator of redox conditions in the Lampazar Formation (upper Cambrian, Sierra de Cajas, Cordillera Oriental, Argentina)

El objetivo del presente trabajo es, definir los niveles de oxigenación durante la sedimentación de la Formación Lampazar utilizando los framboides de pirita presentes en las pelitas oscuras. Para ello, se realizó el estudio de las facies finas de la formación Lampazar mediante microscopia de cortes delgados y al microscopio electrónico de barrido (MEB). Como resultado se reconocieron cuatro facies; facies 1: pelitas negras masivas; facies 2: pelitas gris oscuras con laminación fina paralela; facies 3: pelitas gris oscuras - verdosas con delgados niveles de limo y facies 4: Areniscas finas con laminación paralela a ondulítica intercaladas con pelitas verde - amarillentas. Se interpreta que, durante la sedimentación de la Formación Lampazar en el Cámbrico superior en la sierra de Cajas, predominaban las condiciones euxínicas en el fondo marino (representadas por la facies 2), las cuales mediante corrientes de fondo diluidos (facies 1 y 3) permitían el ingreso de oxígeno de manera esporádica, lo que explicaría la presencia de la fauna de trilobites en el fondo marino. Estos eventos se hicieron más frecuentes hacia la parte superior de la formación Lampazar (facies 4) indicando una somerización de la plataforma marina.The aim of the present work is to define the oxygenation levels during the sedimentation of the Lampazar Formation using pyrite framboids present in dark shales. For this, the analysis of fine facies was carried out by microscopy of thin sections and using scanning electron microscope (SEM). As a result, four facies were recognized; facies 1 massive black shales; facies 2: dark gray shales with fine parallel lamination; facies 3: dark gray - greenish shales with thin siltstone levels and facies 4: fine sandstones with parallel to undulitic lamination alternated with yellowish - green shales. It is interpreted that, throughout the sedimentation of the Lampazar Formation during the Upper Cambrian in the Sierra de Cajas, euxinic conditions prevailed on sea bottom waters (represented by facies 2), which through dilute bottom currents (facies 1 and 3) allowed oxygen to enter sporadically, which would explain the presence of trilobite fauna on the seafloor. These events became more frequent towards the upper part of the Lampazar Formation (facies 4) indicating a somerization of the marine platform.Fil: Marcial, Enzo Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto Superior de Correlación Geológica. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo. Departamento de Geología. Cátedra Geología Estructural. Instituto Superior de Correlación Geológica; ArgentinaFil: Albarracín, Virginia Helena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Agronomía y Zootecnia; ArgentinaFil: Esteban, Susana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto Superior de Correlación Geológica. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo. Departamento de Geología. Cátedra Geología Estructural. Instituto Superior de Correlación Geológica; Argentin