Análisis In Silico de la molécula OmcZ presente en los Nanocables Proteicos Conductores de Electricidad en Geobacter sulfurreducens

In Silico Analysis of Electrically Conductive Protein Nanowires in Geobacter spp. and OmcZ Gene in G. sulfurreducens.

Geobacter sulfurreducens es una bacteria anaerobia y mesófila que utiliza ácidos grasos, alcoholes y compuestos monoaromáticos como sustratos oxidativos, y óxidos de hierro como aceptor de electrones. Se ha demostrado que esta bacteria es eficiente en la generación de electricidad y desempeña un papel importante en el ciclo del carbono y la biorremediación. Se descubrió que este microorganismo produce y transfiere electrones a través de nanocables proteínicos altamente conductores llamados pili; estos pili actúan como conductores metálicos, permitiendo que los microorganismos intercambien electrones con el medio extracelular.

El artículo se centra en el análisis del gen y producto génico de una proteína llamada OmcZ, que desempeña un papel crucial en la transferencia de electrones entre G. sulfurreducens a los electrodos.

En este estudio, se llevaron a cabo varios pasos para investigar las secuencias de la proteína OmcZ en el género Geobacter. Primero, se realizó una búsqueda en UniProt para obtener la secuencia del OmcZ de G. sulfurreducens. Luego, se efectuaron alineamientos de secuencias con el programa BLASTp para identificar microorganismos ortólogos en el NCBI. Se obtuvieron secuencias de 14 especies de Geobacter, las cuales se alinearon múltiples con el software MEGA11. Se construyó un árbol filogenético utilizando MEGA11 y se realizó una prueba de reloj molecular de Tajima. Además, se llevaron a cabo alineamientos y caracterizaciones de la secuencia OmcZ en G. sulfurreducens, incluyendo el análisis de su genoma y la caracterización fisicoquímica de la proteína. Se usó el software RasMol para realizar predicciones y modelamientos de la proteína.

El estudio se centró en el alineamiento de las secuencias de la proteína OmcZ en diferentes especies de Geobacter spp, ya que descubrió que los filamentos conductores de electricidad están compuestos principalmente por OmcZ. Se encontró un nivel bajo de mutaciones y algunas deleciones en las secuencias analizadas. Se identificaron posibles dominios conservados y se encontraron aminoácidos altamente conservados en la mayoría de las secuencias. El análisis filogenético reveló dos clados principales y mostró la relación entre las especies de Geobacter. El reloj molecular indicó que la secuencia de la proteína OmcZ no se comporta estrictamente como un reloj molecular. Se caracterizó el genoma de G. sulfurreducens y se identificó la región específica que codifica la proteína OmcZ. Se realizó una caracterización fisicoquímica de la proteína y se encontró que era estable y contenía grupos hemo. En general, este estudio proporciona una comprensión de los nanocables proteínicos y su importancia en el metabolismo de Geobacter spp., con implicaciones en tecnologías electroquímicas y biorremediación.

Geobacter sulfurreducens is an anaerobic, mesophilic bacterium that uses fatty acids, alcohols and monoaromatic compounds as oxidative substrates, and iron oxides as electron acceptors. This bacterium has been shown to be efficient in electricity generation and plays an important role in carbon cycling and bioremediation. It was found that this microorganism produces and transfers electrons through highly conductive protein nanowires called pili; these pili act as metallic conductors, allowing the microorganisms to exchange electrons with the extracellular medium.

The article focuses on the analysis of the gene and gene product of a protein called OmcZ, which plays a crucial role in electron transfer between G. sulfurreducens to the pili.

In this study, several steps were carried out to investigate the OmcZ protein sequences in the genus Geobacter. First, a UniProt search was performed to obtain the OmcZ sequence of G. sulfurreducens. Then, sequence alignments were performed with the BLASTp program to identify orthologous microorganisms in NCBI. Sequences of 14 Geobacter species were obtained and multiple alignments were performed with MEGA11 software. A phylogenetic tree was constructed using MEGA11 and a Tajima molecular clock test was performed. In addition, OmcZ sequence alignments and characterizations were performed on G. sulfurreducens, including genome analysis and physicochemical characterization of the protein. RasMol software was used to perform protein predictions and modeling.

The study focused on the alignment of OmcZ protein sequences in different species of Geobacter spp, as it found that the electrically conductive filaments are mainly composed of OmcZ. A low level of mutations and some deletions were found in the analyzed sequences. Possible conserved domains were identified and highly conserved amino acids were found in most of the sequences. Phylogenetic analysis revealed two major clades and showed the relationship between Geobacter species. The molecular clock indicated that the OmcZ protein sequence does not behave strictly as a molecular clock. The genome of G. sulfurreducens was characterized and the specific region encoding the OmcZ protein was identified. A physicochemical characterization of the protein was performed and found to be stable and contain heme groups. Overall, this study provides insight into protein nanowires and their importance in the metabolism of Geobacter spp. with implications for electrochemical technologies and bioremediation.