Diversity and biosynthesis of compatible solutes in hyper/thermophiles

Abstract

The accumulation of compatible solutes, either by uptake from the medium or by de novo synthesis, is a general response of microorganisms to osmotic stress. The diversity of compatible solutes is large but falls into a few major chemical categories, such as carbohydrates or their derivatives and amino acids or their derivatives. This review deals with compatible solutes found in thermophilic or hyperthermophilic bacteria and archaea that have not been commonly identified in microorganisms growing at low and moderate temperatures. The response to NaCl stress of Thermus thermophilus is an example of how a thermophilic bacterium responds to osmotic stress by compatible solute accumulation. Emphasis is made on the pathways leading to the synthesis of mannosylglycerate and glucosylglycerate that have been recently elucidated in several hyper/thermophilic microorganisms. The role of compatible solutes in the thermoprotection of these fascinating microorganisms is also discussed

O acúmulo de solutos compatíveis, seja por captura do meio extracelular ou síntese de novo, constitui uma resposta generalizada dos microrganismos ao estresse osmótico. Existe uma enorme diversidade de solutos compatíveis, mas quase todos podem ser enquadrados em categorias químicas como açúcares e seus derivados ou aminoácidos e seus derivados. Este artigo foca particularmente os solutos compatíveis encontrados em bactérias ou arquéias termófilas ou hipertermófilas, e que não foram detectados em microrganismos que vivem a temperaturas baixas ou moderadas. A resposta de Thermus thermophilus a estresse provocado por NaCl constitui um exemplo do modo como uma bactéria termófila responde a agressão osmótica através do acúmulo de solutos compatíveis. É dado particular ênfase às vias de biossíntese para manosilglicerato e para glicosilglicerato descobertas recentemente em microrganismos hiper/termófilos. É ainda discutida a função destes solutos compatíveis na termoproteção destes microrganismos fascinantes