Hydrogenobacter thermophilus - Hydrogenobacter thermophilus
| Hydrogenobacter thermophilus | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Учебный класс: | |
| Заказ: | |
| Семья: | |
| Род: | |
| Разновидность: | H. thermophilus |
| Биномиальное имя | |
| Hydrogenobacter thermophilus Кавасуми и др. 1984[1] | |
Hydrogenobacter thermophilus чрезвычайно теплолюбивый, прямой стержень (бацилла ) бактерия.[2] ТК-6 - это типовой штамм для этого вида.[2] Это Грамотрицательный, неподвижный, обязать хемолитоавтотроф.[2] Он принадлежит к одному из самых ранних отрядов ветвления бактерий.[3] H. thermophilus ТК-6 обитает в почве, содержащей горячую воду.[2] Это был один из первых водородокисляющие бактерии описанный, что привело к открытию и последующему исследованию многих уникальных белков, участвующих в его метаболизме.[2] Его открытие противоречило идее об отсутствии облигатных водородокисляющих бактерий, что привело к новому пониманию этого. физиологический группа.[2] Кроме того, H. thermophilus содержит жирная кислота состав, который ранее не наблюдался.[2]
История
Hydrogenobacter thermophilus ТК-6 был впервые обнаружен Тосиюки Кавасуми на факультете сельскохозяйственной химии Токийского университета в 1980 году.[2] TK-6 был обнаружен с четырьмя другими ранее неизвестными водородокисляющими бактериями.[2] Бактерия была выделена из горячей воды, содержащей образцы почв шахт полуострова Идзу, Япония.[2] Колонии выделяли на среде, состоящей из 1,5% Bacto-Агар и конкретный микроэлемент раствор, состоящий из МоО3, ZnSO4·ЧАС2О, CuSO4· 5H2ОЙ3BO3, MnSO4·ЧАС2O и CoCl2·ЧАС2О.[4] До открытия Hydrogenobacter thermophilus, только один чрезвычайно теплолюбивый, аэробный и водородокисляющая бактерия была описана (Bacillus schlegelii ).[2] Кроме того, H. thermophilus имеет как морфологические, так и физиологические различия, которые отличаются от процессов в B. schegelii, предполагая, что существует несколько способов обеспечения жизнеспособности в разных средах.[2] До открытия H. thermophilusсчиталось, что облигатных хемолитотрофных водородокисляющих бактерий не существует.[2]
Характеристика
Биология
Hydrogenobacter thermophilus прямой стержень (бацилла ) бактерия и экстремальный термофил.[2] Размер составляет около 0,3–5 мкм в ширину и 2-3 мкм в длину.[2] Окрашивание по Граму было выполнено с использованием модификации Хакера, и было обнаружено, что реакция Грамотрицательный.[2] Подвижность и споруляцию тестировали с использованием метода висячих клеток и метода Дорнера соответственно, и оба оказались отрицательными.[2] Новый состав жирных кислот был освобожден, хотя никотинамид аденин динуклеотид фосфат содержащий раствор.[2] Было обнаружено, что композиция содержит C18: 0, C 20: 1, на 2 атома углерода длиннее, чем любая композиция, которую видели ранее.[2] Оптимальные условия для выращивания: температура от 70 до 75 ° C, пресная вода, pH около 7,2.[2] В среда обитания это почва, содержащая горячую пресную воду (70-75 ° C) из источников полуострова Идзу, Япония.[2]
Метаболизм
Hydrogenobacter thermophilus является обязательным хемолитоавтотроф.[2] H. thermophilus подвергается аэробного дыхания или же анаэробное дыхание через денитрификация.[5] В донор электронов представляет собой молекулярную форму водорода, тиосульфата или элементарной серы.[5] Источники азота: Аммоний и Нитрат соли.[2] Эта бактерия использует особую форму восстановительного цикл трициклической кислоты (Обратный цикл Кребса ), чтобы исправить CO2.[5] Различные метаболические процессы исследовали на 1,5% бакто-агаре с различными органическими соединениями, инкубированный при 50-70 градусах С.[2]
Филогения
16S рРНК секвенирование генов размещает семью H. thermophilus, Aquificaceae, в тесном филогенетическом отношении к семье Aquifex на основании сходства последовательностей от 88,5% до 88,9%.[3] H. thermophilus’s следующая ближайшая точка ветвления - с видом Caldobacterium Hydrogenopailum ул. z-823 и предыдущие ветви дивергенции со штаммами Hydrogenobacter.[3] Геномные исследования 16S ген рибосомной РНК в H. thermophilus также предполагают, что они являются частью некоторых из самых ранних дифференцированных отрядов бактерий, названных Aquificales.[3] Как результат ранней точки ветвления в генетической истории Aquificales, это указывает на то, что характеристики последний общий предок жизни были, возможно, термофильными и хемоавтотрофными с фиксированным углеродом; это дает некоторое направление эволюция жизни.[3]
Геномика
В 2010 году весь геном из Hydrogenobacter thermophilus TK-6 секвенировали Hiroyuki Arai et al.[5] Секвенирование производилось методом дробовика всего генома через Секвенирование по Сэнгеру метод и собран с помощью Paracel Genome Assembler.[5] Было обнаружено, что он состоял из 1743135 пар оснований расположены по кругу хромосома примерно 1864 белка, кодирующего гены и 22 псевдогены.[5] В геноме обнаружен один 16S -23S -5S рРНК оперон и 44 тРНК кодирующие гены.[5] В Содержимое GC генома 44%,[5] который на момент открытия был самым низким среди водородокисляющих бактерий.[2] H. thermophilus содержит четыре кластера генов мембраносвязанных гидрогеназ.[5] Также следует отметить, что H. thermophilus отсутствует типичная PSP (фосфосерин фосфатаза ) гены, участвующие в метаболизме аминокислот.[5] Кроме того, это облигатный хемолитоавтотроф, поэтому присутствовали гены, обычно используемые для фиксации углерода.[5] Гены, кодирующие белки, участвующие в RTCA (цикл восстановительной трициклической кислоты) и глюконеогенез наблюдались.[5] В sox кластер генов, sqr ген и sorAB также были отмечены гены, которые участвуют в белковом комплексе окисления серы, сульфид: хинон оксидоредуктаза и сульфит: цитохром. c оксидоредуктаза соответственно.[2] H. thermophilus также содержит необходимые гены для снижение нитратов и ассимиляция.[5]
Протеомика
Hydrogenobacter thermophilus имеет несколько уникальных белков, которые позволяют ему быть жизнеспособным в окружающей среде. Цитохром b и цитохром с присутствуют во всех штаммах.[2] H. thermophilus штаммы также обладают очень характерным серосодержащим хинон, 2-Метилтио-1,4-нафтохинон.[2] Это первый случай пути не по типу Кальвина, который используется для преобразования углекислого газа в клеточные компоненты.[6] Помимо уникального хинон, новые типы фосфосерин фосфатаза (PSP) были обнаружены и проанализированы методами предварительной кристаллизации и дифракция рентгеновских лучей.[7] Белки iPSP1 и iPSP2, обнаруженные в H. thermophilus используют пути, не зависящие от ионов металлов, в то время как типичные PSP нуждаются в Mg2 + для активности и считаются частью суперсемейства гидролаз, подобных галогенкислоте.[7] iPSP1 состоит из двух субъединиц PspA, а iPSP2 представляет собой гетеродимер и имеет субъединицы PspA и PspB.[7] Было обнаружено, что iPSP1 и iPSP2 имеют сильное связывание близость по отношению к L-фосфосерину, который поддерживает его активность как PSP.[7] Новые белки, такие как цитрил-КоА-синтетаза (CCS) и циитрил-КоА (CLL), используются в восстановительном цикле TCA (Обратный цикл Кребса ).[8] Эти белки были обнаружены и охарактеризованы с помощью очистки активности, анализа SDS-PAGE и гель-фильтрационной хроматографии.[8] Кроме того, использовали олигионуклеотидные зонды для секвенирования и клонирования родственных генов.[8] Расщепление цитрил-КоА до ацетил-КоА и оксалоацетат происходит в два этапа.[8] Во-первых, цитрил-КоА-синтетаза катализирует образование цитрил-КоА, который немедленно расщепляется цитрил-КоА. лиазе.[8] Также было замечено, что существует значительный уровень белковой последовательности гомология между белком CCL и С-концевой областью цитратлиазы АТФ (ACL), фермента, обычно используемого в восстановительном цикле TCA.[8]
Рекомендации
- ^ Parte, A.C. «Hydrogenobacter». LPSN.
- ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab Кавасуми, Тошиюки (1984). «Hydrogenobacter thermophilus gen. Nov., Sp. Nov., Чрезвычайно термофильная, аэробная, окисляющая водород бактерия». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 34: 5–10. Дои:10.1099/00207713-34-1-5.
- ^ а б c d е Pitulle, C; и другие. (1994). «Филогенетическое положение Hydrogenobacter». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 44 (4): 620–626. Дои:10.1099/00207713-44-4-620. PMID 7981093.
- ^ Кавасуми, Тосиюки (14 мая 1980 г.). «Выделение строго термофильных и обязательно автотрофных водородных бактерий». Сельскохозяйственная и биологическая химия. 44 (8): 1985–1986. Дои:10.1271 / bbb1961.44.1985.
- ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Arai, H; и другие. (26 марта, 2010). «Полная последовательность генома термофильной, облигатно хемолитоавтотрофной водородокисляющей бактерии Hydrogenobacter thermophilus TK-6». Журнал бактериологии. 192 (101): 2651–2. Дои:10.1128 / JB.00158-10. ЧВК 2863560. PMID 20348262.
- ^ Исии, М; и другие. (1987). «2-Метилтио-1,4-нафтохинон, уникальный серосодержащий хинон из тернофильной водородокисляющей бактерии Hydrogenobacter therophilus». Журнал бактериологии. 169 (6): 2380–2384. Дои:10.1128 / jb.169.6.2380-2384.1987. ЧВК 212068. PMID 3584059.
- ^ а б c d Chiba, Y; и другие. (2012). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ нового типа фосфосеринфосфатазы из Hydrogenbacter theromphilus TK-6». Acta Crystallographica Раздел F. 68 (Pt 8): 911–913. Дои:10.1107 / s1744309112025213. ЧВК 3412771. PMID 22869120.
- ^ а б c d е ж Аошима, М; и другие. (2004). «Новый фермент цитрил-КоА-лиаза, катализирующий вторую стадию реакции цитратного расщепления в Hydrogenobacter thermophilus ТК-6 ». Молекулярная микробиология. 52 (3): 763–770. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2004.04010.x. PMID 15101982.
дальнейшее чтение
- Исии, Масахару (август 2012 г.). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ нового типа фосфосеринфосфатазы из Hydrogenobacter thermophilus TK-6». Acta Crystallographica Раздел F. 68 (Часть 8): 911–913. Дои:10.1107 / S1744309112025213. ЧВК 3412771. PMID 22869120.