Aliivibrio fischeri - Aliivibrio fischeri

Aliivibrio fischeri
Aliivibrio fischeri.jpg
Aliivibrio fischeri светится на чашке Петри
Научная классификация редактировать
Домен:Бактерии
Тип:Протеобактерии
Учебный класс:Гаммапротеобактерии
Заказ:Вибрионалес
Семья:Vibrionaceae
Род:Аливибрио
Разновидность:
А. Фишери
Биномиальное имя
Aliivibrio fischeri
(Бейеринк 1889) Урбанчик и другие. 2007 г.
Синонимы[1]

Aliivibrio fischeri (также называемый Вибрио фишери) это Грамотрицательный, стержневидный бактерия найдено во всем мире в морской среды.[2] А. Фишери имеет биолюминесцентный свойства, и встречается преимущественно в симбиоз с различными морскими животными, такими как Кальмар гавайский бобтейл. это гетеротрофный, оксидаза-положительный, и подвижный с помощью одного полярного жгутики.[3] Свободная жизнь А. Фишери клетки выжить при распаде органическая материя. Бактерия - ключевой исследовательский организм для изучения микробной биолюминесценция, проверка кворума и симбиоз бактерий и животных.[4] Он назван в честь Бернхард Фишер, немецкий микробиолог.[5]

рРНК сравнение привело к реклассификации этого вида из рода Вибрион к вновь созданным Аливибрио в 2007.[6] Однако изменение названия не принято большинством исследователей, которые все еще публикуют Вибрио фишери (см. Google Scholar за 2018–2019 годы).

Геном

В геном за А. Фишери был полностью последовательный в 2004 году[7] и состоит из двух хромосомы, один меньше и один больше. Хромосома 1 имеет 2,9 миллиона пар оснований (Мбит / с) и хромосома 2 имеет 1,3 Мбит / с, в результате чего общий геном составляет 4,2 Мбит / с.[7]

А. Фишери имеет самый низкий Содержание G + C из 27 Вибрион видов, но все еще наиболее тесно связан с видами с более высокой патогенностью, такими как V. cholerae.[7] Геном для А. Фишери также несет мобильные генетические элементы.[7]

Экология

В Кальмар гавайский бобтейл, это фотофоры заселен Allivibrio fischeri

А. Фишери распространены по всему миру в умеренный и субтропический морская среда.[8] Их можно найти свободно плавающий в океанах, а также связаны с морскими животными, отложениями и разлагающимся веществом.[8] А. Фишери были наиболее изучены как симбионты морских животных, в том числе кальмары в роду Евпримна и Сепиола, куда А. Фишери можно найти в кальмарах ' световые органы.[8] Эти отношения лучше всего охарактеризованы в Гавайский бобтейл-кальмар (Сколопы Euprymna), куда А. Фишери - единственный вид бактерий, населяющих световой орган кальмаров.[9]

Симбиоз с гавайским бобтейл-кальмаром

А. Фишери колонизация светового органа гавайского бобтейл-кальмара в настоящее время изучается как простая модель мутуалистического симбиоза, так как он включает только два вида и А. Фишери можно культивировать в лаборатории и генетически модифицировать. Этот мутуалистический симбиоз функционирует в первую очередь благодаря А. Фишери биолюминесценция. А. Фишери колонизирует световой орган кальмаров гавайских бобтейлов и светится ночью, обеспечивая кальмаров маскировкой с противосветовым покрытием, которая не позволяет кальмарам отбрасывать тень на дно океана.

А. фишери cолонизация происходит у молоди кальмаров и вызывает морфологические изменения светового органа кальмаров. Интересно, что некоторые морфологические изменения, внесенные А. Фишери не возникают, когда микроб не может люминесцентировать, что указывает на то, что биолюминесценция (описанная ниже) действительно необходима для симбиоза. В процессе колонизации, реснитчатый клетки внутри животных фотофоры (светопродуцирующие органы) выборочно привлекают симбиотические бактерии. Эти клетки способствуют росту симбионтов и активно отвергают любых конкурентов. Бактерии вызывают гибель этих клеток, когда световой орган достаточно колонизируется.

Световые органы некоторых кальмаров содержат отражающие пластины, которые усиливают и направляют производимый свет за счет белки известный как отражает. Они регулируют свет для встречное освещение камуфляж, требуя, чтобы интенсивность соответствовала интенсивности морской поверхности выше.[10] Сепиолидные кальмары каждое утро выводят 90% симбиотических бактерий из своего светового органа в процессе, известном как «вентиляция». Считается, что вентиляция обеспечивает источник, из которого только что вылупившиеся кальмары колонизируются А. Фишери.

Биолюминесценция

В биолюминесценция из А. Фишери это вызвано транскрипция из люкс оперон, индуцируемый популяционно-зависимым проверка кворума.[2] Население А. Фишери необходимо достичь оптимального уровня, чтобы активировать люкс оперон и стимулируют световое производство. В циркадный ритм контролирует проявление света, при этом свечение намного ярче днем ​​и тусклее ночью, как требуется для маскировки.

Бактериальный люциферин -люцифераза система кодируется набором генов, обозначенных люкс оперон. В А. Фишери, пять таких генов (luxCDABEG) были идентифицированы как активные в излучении видимого света, и два гена (luxR и люкс) участвуют в регулировании оперон. Несколько внешних и внутренних факторов, по-видимому, либо побудить или же подавлять транскрипция этого набора генов и производить или подавлять световое излучение.

А. Фишери один из многих видов бактерий, которые обычно образуют симбиотические отношения с морскими организмами.[11] Морские организмы содержат бактерии, которые используют биолюминесценцию, чтобы они могли находить себе пару, отражать хищников, привлекать добычу или общаться с другими организмами.[12] В свою очередь, организм, в котором живут бактерии, обеспечивает бактериям среду, богатую питательными веществами.[13] В люкс оперон представляет собой 9-килобазный фрагмент А. Фишери геном, который контролирует биолюминесценцию за счет каталитической активности фермента люциферазы.[14] Этот оперон имеет известную последовательность генов luxCDAB (F) E, куда luxA и люксB код для белковых субъединиц фермента люциферазы, а luxCDE коды жирных кислот редуктаза комплекс, который делает жирные кислоты необходим для люциферазного механизма.[14] luxC коды для фермента ацилредуктазы, люксD коды для ацилтрансфераза, и люкс производит белки, необходимые для фермента ацил-протеин-синтетазы. Люцифераза излучает синий / зеленый свет за счет окисления восстановленных флавинмононуклеотид и длинная цепь альдегид к двухатомный кислород. Реакция резюмируется как:[15]

FMNH2 + O2 + R-CHO → FMN + R-COOH + H2О + свет.

Восстановленный мононуклеотид флавина (FMNH) обеспечивается fre ген, также называемый люкс G. В А. Фишери, это прямо рядом с люкс (давая luxCDABE-fre) от 1042306 до 1048745 [1]

Для образования альдегида, необходимого в указанной выше реакции, необходимы три дополнительных фермента. Жирные кислоты, необходимые для реакции, выводятся из пути биосинтеза жирных кислот ацилтрансферазой. Ацилтрансфераза реагирует с ацил-ACP для высвобождения R-COOH, свободной жирной кислоты. R-COOH восстанавливается двухферментной системой до альдегида. Реакция такая:[13]

R-COOH + ATP + NADPH → R-CHO + AMP + PP + NADP+.

Проверка кворума

Одна основная система, которая контролирует биолюминесценцию путем регулирования люкс оперон проверка кворума, консервативная система для многих видов микробов, которая регулирует экспрессию генов в ответ на концентрацию бактерий. Функция проверки кворума посредством создания автоиндуктор, обычно небольшая органическая молекула, отдельными клетками. По мере увеличения популяции клеток уровни аутоиндукторов повышаются, и специфические белки, регулирующие транскрипцию генов, связываются с этими аутоиндукторами и изменяют экспрессию генов. Эта система позволяет микробным клеткам «общаться» друг с другом и координировать поведение, такое как люминесценция, которая требует большого количества клеток для получения эффекта.[16]

В А. Фишери, есть две первичные системы контроля кворума, каждая из которых реагирует на несколько разные среды. Первую систему обычно называют люкс системе, как она закодирована в люкс operon и использует автоиндуктор 3OC6-HSL.[17] Белок LuxI синтезирует этот сигнал, который впоследствии высвобождается из клетки. Этот сигнал, 3OC6-HSL, затем связывается с белком LuxR, который регулирует экспрессию многих различных генов, но наиболее известен своей активацией генов, участвующих в люминесценции.[18] Вторая система, обычно называемая айн Система использует аутоиндуктор C8-HSL, который продуцируется белком AinS. Подобно люкс В системе аутоиндуктор C8-HSL увеличивает активацию LuxR. Кроме того, C8-HSL связывается с другим регулятором транскрипции, LitR, давая айн и люкс системы кворума, воспринимающие несколько разные генетические цели внутри клетки.[19]

Различные генетические мишени айн и люкс системы важны, потому что эти две системы реагируют на разные сотовые среды. В айн система регулирует транскрипцию в ответ на клеточную среду средней плотности, производя более низкие уровни люминесценции и даже регулируя метаболические процессы, такие как ацетатный переключатель.[20] С другой стороны, люкс система чувствительности кворума возникает в ответ на высокую плотность клеток, производя высокие уровни люминесценции и регулируя транскрипцию других генов, включая QsrP, RibB и AcfA.[21] Оба айн и люкс системы чувствительности кворума необходимы для колонизации кальмаров и регулируют множественные факторы колонизации бактерий.[18]

Естественная трансформация

Природный бактериальный трансформация это приспособление для переноса ДНК от одной индивидуальной клетки к другой. Естественная трансформация, включая поглощение и включение экзогенных ДНК в получателя геном, был продемонстрирован в А. Фишери.[22] Этот процесс требует индукции хитогексаоза и, вероятно, регулируется генами tfoX и tfoY. Естественное преобразование А. Фишери способствует быстрой передаче мутантных генов между штаммами и предоставляет полезный инструмент для экспериментальных генетических манипуляций с этим видом.

Состояние микробов

В 2014, Сенатор штата Гавайи Гленн Вакаи представил SB3124 с предложением Aliivibrio fischeri как государственный микроб из Гавайи.[23] Счет конкурировал со счетом на внесение Flavobacterium akiainvivens государственный микроб, но ни один не прошел. В 2017 году законодательство аналогично оригиналу 2013 года. F. akiainvivens законопроект был подан в Гавайская палата представителей к Исаак Чой[24] и в Сенат Гавайев к Брайан Танигучи.[25]

Список синонимов

  • Achromobacter fischeri (Beijerinck 1889) Bergey et al. 1930 г.
  • Bacillus fischeri (Beijerinck 1889) Тревизан 1889
  • Бактерия фосфоресценс индигенус (Эйзенберг 1891) Честер 1897
  • Einheimischer leuchtbacillus Фишер 1888
  • Микроспира фишери (Бейеринк 1889) Честер 1901
  • Microspira marina (Рассел 1892) Мигула 1900
  • Photobacterium fischeri Бейеринк 1889
  • Вибрион ноктилука Вайсгласс и Скреб, 1963 г. [1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б "Aliivibrio fischeri". Таксономия NCBI. Bethesda, MD: Национальный центр биотехнологической информации.. Получено 6 декабря 2017. Другие названия: синоним генбанка: Vibrio fischeri (Beijerinck 1889) Lehmann and Neumann 1896 (Утвержденные списки 1980) синоним: Vibrio noctiluca Weisglass and Skreb 1963 синоним: Photobacterium fischeri Beijerinck 1889 синоним: Microspira marina (Russell 1900 synonym) Migula Beijerinck 1889) Chester 1901 синоним: Einheimischer Leuchtbacillus Fischer 1888 синоним: Bacillus phosphorescens indigenus Eisenberg 1891 синоним: Bacillus fischeri (Beijerinck 1889) Trevisan 1889 синоним: Achromobacter fischeri (Al. 1930 г.
  2. ^ а б Мэдиган М., Мартинко Дж., Ред. (2005). Биология микроорганизмов Брока (11-е изд.). Прентис Холл. ISBN  978-0-13-144329-7.
  3. ^ Берджи, Д.Х. (1994). Холт, Дж. Г. (ред.). Руководство Берджи по детерминантной бактериологии (9-е изд.). Балтимор: Уильямс и Уилкинс.
  4. ^ Холт Дж. Г., изд. (1994). Руководство Берджи по детерминантной бактериологии (9-е изд.). Уильямс и Уилкинс. ISBN  978-0-683-00603-2.
  5. ^ Джордж М. Гаррити: Руководство Берджи по систематической бактериологии. 2. Auflage. Спрингер, Нью-Йорк, 2005, Том 2: Протеобактерии, часть B: гаммапротеобактерии ISBN  0-387-24144-2
  6. ^ Urbanczyk, H .; Ast, J.C .; Хиггинс, М. Дж .; Carson, J .; Данлэп, П. В. (2007). "Реклассификация Вибрио фишери, Vibrio logei, Вибрион лососевый и Вибрион воданис в качестве Aliivibrio fischeri ген. нов., греб. ноя., Aliivibrio logei гребень. ноя., Aliivibrio salmonicida гребень. ноя и Аливибрио воданис гребень. ноя ". Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 57 (12): 2823–2829. Дои:10.1099 / ijs.0.65081-0. PMID  18048732.
  7. ^ а б c d Ruby, E.G .; Урбановский, М .; Кэмпбелл, Дж .; Данн, А .; Файни, М .; Gunsalus, R .; Lostroh, P .; Lupp, C .; Макканн, Дж. (22 февраля 2005 г.). «Полная последовательность генома Vibrio fischeri: симбиотическая бактерия с патогенными конгенерами». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 102 (8): 3004–3009. Bibcode:2005ПНАС..102.3004Р. Дои:10.1073 / pnas.0409900102. ISSN  0027-8424. ЧВК  549501. PMID  15703294.
  8. ^ а б c Макфолл-Нгай М (2014). «Важность микробов в развитии животных: уроки симбиоза кальмаров и вибрионов - дополнительный материал». Ежегодный обзор микробиологии. 68: 177–194. Дои:10.1146 / annurev-micro-091313-103654. ЧВК  6281398. PMID  24995875.
  9. ^ Норсуорси А.Н., Визик К.Л. (ноябрь 2013 г.). "Дай мне приют: как Вибрио фишери успешно перемещается в различных средах обитания животного ". Границы микробиологии. 4: 356. Дои:10.3389 / fmicb.2013.00356. ЧВК  3843225. PMID  24348467.
  10. ^ Jones, B.W .; Нисигучи, М. К. (2004). "Противоосвещение в кальмаре гавайского бобтейла, Сколопы Euprymna Ягода (Mollusca: Cephalopoda) " (PDF). Морская биология. 144 (6): 1151–1155. Дои:10.1007 / s00227-003-1285-3.
  11. ^ (Дистал, 1993).
  12. ^ Виддер, Э. А. (07.05.2010). «Биолюминесценция в океане: истоки биологического, химического и экологического разнообразия». Наука. 328 (5979): 704–708. Bibcode:2010Sci ... 328..704W. Дои:10.1126 / science.1174269. ISSN  0036-8075. PMID  20448176.
  13. ^ а б Уинфри, Майкл Р. (1 января 1997 г.). Раскрытие ДНК: молекулярная биология для лаборатории. Прентис-Холл. ISBN  9780132700344.
  14. ^ а б (Мейген, 1991).
  15. ^ Сильверман и др., 1984
  16. ^ "Проверка кворума", Википедия, 2020-04-18, получено 2020-04-26
  17. ^ Эберхад, А (1981). «Структурная идентификация аутоиндуктора люциферазы Photobacterium fischeri». PubMed. Получено 2020-04-26.
  18. ^ а б Лупп, Клаудия (2005). «Vibrio fischeri использует две системы определения кворума для регулирования факторов ранней и поздней колонизации». J Бактериол. 187 (11): 3620–3629. Дои:10.1128 / JB.187.11.3620-3629.2005. PMID  15901683 - через ЧВК.
  19. ^ Лупп, С. (2003). «Системы контроля кворума Vibrio fischeri ain и lux последовательно индуцируют экспрессию гена люминесценции и важны для сохранения в организме хозяина кальмаров». Мол Микробиол. 50 (1): 319–31. Дои:10.1046 / j.1365-2958.2003.t01-1-03585.x. PMID  14507383 - через PubMed.
  20. ^ Студер, Сара (2008). «AinS Quorum Sensing регулирует переключение ацетата Vibrio fischeri». J Бактериол. 190 (17): 5915–5923. Дои:10.1128 / JB.00148-08. ЧВК  2519518. PMID  18487321.
  21. ^ Цинь, Н. (2007). «Анализ экспрессии гена регулона LuxR во время зондирования кворума у ​​Vibrio fischeri». J Бактериол. 189 (11): 4127–34. Дои:10.1128 / JB.01779-06. ЧВК  1913387. PMID  17400743.
  22. ^ Поллак-Берти А., Волленберг М.С., Руби Е.Г. (2010). «Естественное преобразование Vibrio fischeri требует tfoX и tfoY». Environ. Микробиол. 12 (8): 2302–11. Дои:10.1111 / j.1462-2920.2010.02250.x. ЧВК  3034104. PMID  21966921.
  23. ^ Кейв, Джеймс (3 апреля 2014 г.). «Гавайи, другие штаты, не желающие ничего делать с официальными государственными бактериями». Huffington Post. Получено 24 октября 2017.
  24. ^ Чой, Исаак (25 января 2017 г.). «HB1217». Законодательное собрание штата Гавайи. Гонолулу, Гавайи: Законодательное собрание штата Гавайи. Получено 22 октября 2017.
  25. ^ Танигути, Брайан (25 января 2017 г.). «SB1212». Законодательное собрание штата Гавайи. Гонолулу, Гавайи: Законодательное собрание штата Гавайи. Получено 22 октября 2017.

внешняя ссылка