Термоплазменный вулканий - Thermoplasma volcanium
| Термоплазменный вулканий | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Королевство: | |
| Тип: | |
| Учебный класс: | |
| Заказ: | |
| Семья: | |
| Род: | |
| Разновидность: | Т. вулканиум |
| Биномиальное имя | |
| Термоплазменный вулканий Segerer et al. 1988 г. | |
| Напряжение | |
| |
Термоплазменный вулканий умеренный термоацидофильный археи изолирован от кислый гидротермальные источники и Solfatara поля.[1][2] Он не содержит клеточная стенка и является подвижный.[1] Это факультативный анаэробный хемоорганогетеротроф.[1][2] Нет предыдущего филогенетические классификации были созданы для этого организма.[1] Термоплазменный вулканий воспроизводит бесполым путем через двойное деление и является непатогенный.[1]
Открытие и изоляция
Термоплазменный вулканий был изолирован от кислых гидротермальных источников у берегов пляжей Вулкано, Италия по Segerer и другие. в 1988 г.[1] Сегерер и другие. взял 20 аэробный образцы и 110 анаэробных образцов с сольфатарных полей в Италии, Исландия, то Соединенные Штаты, и Ява, Индонезия.[1] Собранные образцы как в аэробной, так и в анаэробной среде содержали несколько образцов в пределах рода Термоплазма, в то время как палочковидные эубактерии наблюдались только в аэробных образцах.[1] В pH на котором они собрали образцы, было между 0,5-6,5, с температура от 25 ° C до 102 ° C.[1] Термоплазменный вулканий культивировали при 57 ° C через модифицированный Дарланд средний (состоит из 0,05% MgSO4, 0,02% (NH4)2ТАК4, 0,025% CaCl2* 2H2O и 0,1% дрожжевого экстракта) с пониженной концентрацией глюкозы.[1][2] Сегерер и другие. установили как аэробные, так и анаэробные условия для выращивания всех возможных микробов, взятых с полей сольфатар, в зависимости от конкретного метаболического функционирования каждого микроба.[1] Среда присоединялась к воздухоохладителю в глицерин шейкер для микробов с использованием аэробных дыхание для метаболической обработки.[1] Анаэробная среда содержала следовые количества сера с соотношением 4: 1 азот и углекислый газ газы.[1] В некоторых анаэробных образцах изолированные микробы, демонстрирующие аналогичные морфология чтобы знать Термоплазма микробы можно было наблюдать через от 2 дней до 3 недель роста.[1] Кроме того, эти культуры также показали рост на аэробной среде.[1]
Этимология
Термоплазма происходит от греческого существительного терма означает "тепло" и греческое существительное плазма, что означает «форма чего-то».[1][2] Вулканиум взято из латинского прилагательного вулканий, или "принадлежащий Вулкан, "римский бог огня, который, как говорили, жил на Вулкано, где были изолированы штаммы этого вида.[1]
Характеристики
Морфология
Общая морфология Термоплазменный вулканий изоляты принимают разные формы в зависимости от их размещения в кривая роста.[1] Во время раннего логарифмического роста изоляты принимают формы всех форм, включая, помимо прочего, кокковидную, дискообразную и булавовидную форму размером около 0,2-0,5 мкм.[1] Во время стационарной и поздней логарифмической фаз роста изоляты в основном принимают сферическую (кокковидную) форму и могут давать бутоны шириной около 0,3 микрометра, которые, как считается, содержат ДНК.[1] Один жгутики присутствует в организме, выходя из одного полярного конца клетки.[1] В Термоплазменный вулканий у изолятов нет клеточной оболочки или клеточной стенки.[1]
Геном
Кавасима и другие. секвенировал полный геном Термоплазменный вулканий через клонирование фрагментов.[3] Термоплазменный вулканий имеет круговой геном, состоящий из 1,58 мегапар оснований (Mbp) с общим количеством 1613 генов, 1543 из которых кодируют белок.[3] Общая Содержимое GC генома составляет 39,9%.[3] Это отличительная черта между Термоплазменный вулканий и Термоплазма ацидофильная, содержание ГХ примерно на 7% больше, чем у Термоплазменный вулканий.[1] Не было обнаружено значительной корреляции между оптимальной температурой роста (OGT) и содержанием GC.[4]
Геномное секвенирование нескольких архей продемонстрировала положительную корреляцию между OGT и наличием специфических динуклеотидных комбинаций пурины и пиримидины.[4] Структура ДНК Термоплазменный вулканий имеет большую гибкость, чем другие архейные ДНК, из-за повышенного присутствия пуриновых / пиримидиновых конформаций по сравнению с гипертермофильный архей, которые содержат большинство пар пурин / пурин или пиримидин / пиримидин.[4]
Оптима роста
Термоплазменный вулканий является экстремофил, что характерно для большинства археи.[1][4] Термоплазменный вулканий это высокоподвижные (через жгутики) термоацидофильные археи, обнаруженные в гидротермальных жерлах, горячие источники, поля сольфатар, вулканы и другие водные места с экстремальной жарой, низким уровнем pH и высоким соленость содержание.[1] Отсутствие клеточная стенка в Термоплазменный вулканий Это то, что позволяет ему выжить и процветать при температуре 33-67 ° C (оптимальная при 60 ° C) и pH 1,0-4,0 (оптимальная при 2,0).[4] Чтобы исправить отсутствие клеточной стенки, у видов архей присутствует специализированная клеточная мембрана; то клеточная мембрана состоит из связанных эфиром молекул глицерина и жирные кислоты.[1]
Метаболизм
Термоплазменный вулканий действует как факультативный анаэробный хемоорганогетеротроф, который также способен литотрофный метаболизм через анаэробное серное дыхание.[1][2] Его доноры электронов обычно считаются простыми органическими соединениями углерода из клеточных экстрактов, и его акцепторы электронов кислород во время аэробного дыхания или элементарная сера во время анаэробного дыхания.[1] В строгих анаэробных условиях роста отсутствие серы заметно снижает рост изолятов, но некоторый рост все же наблюдается из-за неизвестного акцептора электронов.[1] Основываясь на его росте в среде, содержащей дрожжи и глюкозу, считается, что Термоплазменный вулканий также собирает другие микробы возле гидротермальных источников в поисках источника углерода.[2]
Также было показано, что OGT коррелирует с присутствием отдельных белков в архее, особенно тех белков, которые опосредуют определенные метаболические пути.[4] Например, у большинства гипертермофилов белковые предшественники гем денатурировать при более высоких температурах, где эти микробы процветают.[4] Следовательно, этот метаболический путь будет либо утерян, либо изменен, чтобы адаптироваться к этим экстремальным условиям.[4] Однако было обнаружено, что большинство белков, участвующих в производстве гема, не повреждены. Термоплазменный вулканий.[4] Точно так же большинство гипертермофильных архей используют обратный гираза и топоизомераза VI за изменение суперсильности их ДНК, но Термоплазменный вулканический геном заменяет их гиразой и ДНК-топоизомеразой I для тех же целей.[4] Таким образом, Термоплазменный вулканий смогли выявить механизмы, ведущие к эволюционной адаптации архей, выживших в более жарких условиях.
Отношении Термоплазма ацидофильная
Термоплазменный вулканий наиболее тесно связан с Термоплазма ацидофильная.[1] Термоплазма ацидофильная был также изолирован от тех же кислых гидротермальных источников и полей сольфатар, что и Термоплазменный вулканий, что указывает на аналогичные отношения между ними и их экстремофил характеристики.[1] Эти два представителя рода Термоплазма очень подвижны, не имеют клеточной стенки и имеют гомологичный гистон -подобные белки, указывающие на эволюционное расхождение из эукария.[1] ДНК гомологии существенно различались между двумя видами, что является одним из источников уникальности между Термоплазменный вулканий и Термоплазма ацидофильная.[1]
Исследование
HU Гистоноподобный ДНК-связывающий белок
Как показало исследование, проведенное Кавасимой и другие., геном Термоплазменный вулканий кодирует гистоноподобный ДНК-связывающий белок HU, найдено в сегменте, известном как huptvo.[4] Подобные гены, кодирующие белки HU, были обнаружены во многих бактериальных геномах, поскольку он является жизненно важным компонентом многих бактериальных ДНК и метаболических функций.[4][5] Таким образом, дальнейшие исследования этого белка позволяют понять эволюционное родство, наблюдаемое между взаимодействиями белок-ДНК у бактерий и архей.[5] Кроме того, возможность Термоплазменный вулканий функционирование в аэробной и анаэробной среде делает его основным объектом исследования эндосимбиотическая теория эукариотических ядер.[5]
Возможное использование в биотехнологии
Термоплазменный вулканий проявляет экстремофильные характеристики из-за отсутствия клеточной стенки, необходимой для правильного функционирования при высоких температурах и высоких уровнях кислотности.[1][4] Термоплазменный вулканиум анаэробный метаболизм способен использовать дыхание серы, что может быть использовано в коммерческих целях добыча угля или же нефтяная промышленность к десульфурация угольные склады.[1] Сжигание угля является одним из крупнейших антропогенных вкладов в образование двуокиси серы в атмосфере, которая может образовывать вредные соединения, такие как серная кислота.[6] Бактерии с доказанной способностью к обессериванию (например, Термоплазменный вулканий) могут быть выделены и использованы в попытке идентифицировать, изолировать и клонировать гены или ферменты, ответственные за обессеривание.[6] Чтобы иметь возможность использовать процесс обессеривания для экономичного и экологического использования, необходимо увеличить активность пути обессеривания.[6] Это усиление активности могло бы произойти за счет увеличения количества присутствующих генов и / или увеличения количества экспрессии генов.[6] Также можно было бы изменить выход генного продукта пути десульфуризации для получения лучшего продукта для коммерческого использования.[6] Если Термоплазменный вулканиум могут быть использованы экстремофильные характеристики для десульфуризации, тогда промышленность сможет ограничить количество вызванного серой экологического ущерба за счет кислотный дождь, помогая лучше сохранить окружающую среду. С помощью этого метода он также может помочь понять, как обратить действие серы на глобальное потепление.
Рекомендации
- ^ 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 ac объявление ае аф аг ах ай Сегерер, Андреас; Langworthy, Thomas A .; Стеттер, Карл О. (1988). "Thermoplasma acidophilum и Thermoplasma volcanium sp. Nov. С месторождений Сольфатара". Систематическая и прикладная микробиология. 10 (2): 161–171. Дои:10.1016 / S0723-2020 (88) 80031-6.
- ^ а б c d е ж Darland, G .; и другие. (1970). «Термофильная ацидофильная микоплазма, выделенная из кучи угольных отходов». Наука. 170 (3965): 1416–1418. Bibcode:1970Sci ... 170.1416D. Дои:10.1126 / science.170.3965.1416. PMID 5481857.
- ^ а б c Кавасима, Т .; и другие. (1999). «Определение полной геномной последовательности ДНК Thermoplasma volcanium GSS1». Труды Японской академии. Сер. B: Физические и биологические науки. 75 (7): 213–218. Дои:10.2183 / pjab.75.213.
- ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Кавасима, Т; Амано, N; Koike, H; и другие. (2000). «Адаптация архей к более высоким температурам, выявленная геномной последовательностью вулкана Thermoplasma». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 97 (26): 14257–62. Bibcode:2000PNAS ... 9714257K. Дои:10.1073 / pnas.97.26.14257. ЧВК 18905. PMID 11121031.
- ^ а б c Орфаниоту, Ф; и другие. (2009). «Стабильность архейного гистоноподобного ДНК-связывающего белка HU из Thermoplasma volcanium». Экстремофилов. 13 (1): 1–10. Дои:10.1007 / s00792-008-0190-6. PMID 18818867.
- ^ а б c d е Килбейн, Джон (1989). «Обессеривание угля: микробный раствор». Тенденции в биотехнологии. 7 (4): 97–101. Дои:10.1016/0167-7799(89)90007-3.
дальнейшее чтение
- Дахче, Ханан; Абдулла, Абдул Шакур; Бен Поттерс, М .; Кеннелли, Питер Дж. (2008). «Протеиновая фосфатаза семейства PPM из термоацидофила Thermoplasma volcanium гидролизует связанный с белком фосфотирозин». Экстремофилов. 13 (2): 371–377. Дои:10.1007 / s00792-008-0211-5. ISSN 1431-0651.
- Кано, Ёситака (май 2014 г.). «Структурное понимание глюкозодегидрогеназы из термоацидофильных архей Thermoplasma volcanium». Acta Crystallographica Раздел D. 70 (5): 1271–1280. Дои:10.1107 / с 1399004714002363.
- Кавасима Т; Amano N; Koike H; и другие. (Декабрь 2000 г.). «Адаптация архей к более высоким температурам, выявленная геномной последовательностью вулкана Thermoplasma». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 97 (26): 14257–62. Bibcode:2000PNAS ... 9714257K. Дои:10.1073 / pnas.97.26.14257. ЧВК 18905. PMID 11121031.
- Кеннелли, Питер Джей (4 апреля 2014 г.). «Фосфорилирование белков Ser / Thr / Tyr в архее». Журнал биологической химии. 289 (14): 9480–9487. Дои:10.1074 / jbc.R113.529412. ЧВК 3974998. PMID 24554702.
- Kocabiyik S; Оздемир I; Zwickl P; Оздоган С (октябрь 2010 г.). «Молекулярное клонирование и совместная экспрессия генов субъединиц протеасомы Thermoplasma volcanium». Экспрессия и очистка белков. 73 (2): 223–30. Дои:10.1016 / j.pep.2010.05.004. PMID 20460155.
