Metallosphaera hakonensis - Metallosphaera hakonensis

Metallosphaera hakonensis
Научная классификация
Домен:
Археи
Тип:
Crenarchaeota
Учебный класс:
Термопротеи
Заказ:
Sulfolobales
Семья:
Sulfolobaceae
Род:
Металлосферы
Разновидность:
М. hakonensis
Биномиальное имя
Metallosphaera hakonensis
(Такаянаги и другие., 1996)
Куросава и другие., 2003
Синонимы

Sulfolobus hakonensis[1][2]

Metallosphaera hakonensis грамотрицательный, термоацидофильный археи обнаружен в горячих источниках Национальный парк Хаконэ, Канагава, Япония.[1]

История

Metallosphaera hakonensis был изолирован в 1996 году Такаянаги и другие. из горячего источника в национальном парке Хаконэ в Канагаве, Япония.[1] Первоначально классифицировался как представитель рода Сульфолобус,[1] Куросава и другие. с помощью генетического тестирования определено, что организм принадлежит к Металлосферы граммenus в 2003 году.[2] Такаянаги и другие. определил 92% сходства с Sульфолобус разновидность; однако Куросава и другие. определено 98% сходство с Металлосферы разновидность.[1][2] Используя более точный высокоэффективная жидкостная хроматография метод, Куросава и другие. также определено новое содержание G + C (43,29%), характерное для Металлосферы разновидность.[2]

Изоляция

Такаянаги и другие. собрал образец воды из горячего источника в национальном парке Хаконэ в Канагаве, Япония, с pH 1,5 и температурой 91,5 ° C.[1] Разведение образца 1:10 мл и модифицированная среда Аллена, среда, которая, как известно, поддерживает Сульфолобус видов, готовили и инкубировали при 70 ° C в течение примерно одной недели.[1] Затем этот образец использовали для получения разбавления 1: 9 мл средой Аллена, и часть наносили штрихами на пластины 1,0% Geltrite, содержащие среду Аллена, во время экспоненциального роста.[1] После инкубации при 70 ° C изолированная колония М. hakonensis использовали для инокуляции свежего бульона, инкубировали и высевали на чашки.[1] Эту процедуру выполняли еще раз для выделения архей.[1]

Рост и физиология

М. hakonensis может расти при температуре от 50 ° C до 80 ° C и между значениями pH от 1,0 до 4,0.[1] М. hakonensisОптимальные условия роста - 70 ° C и pH 3,0.[1] Немного Металлосферы виды, такие как M. prunae, мобильны с помощью жгутик; тем не мение, М. hakonensis не имеет жгутика.[2] М. hakonensis является грамотрицательным и имеет сферические или неправильные многогранники (лопастные клетки) размером от 0,9 до 1,1 м в диаметре.[1]

Геномика и экология

М. hakonensis имеет геном длиной около 2,3 Мбит / с и содержание G + C 43,29%, определенное посредством Секвенирование ионного потока и собран с помощью Newbler v. 2.8 программного обеспечения.[3][4] М. hakonensisГеном содержит 3 357 генов, кодирующих белок и 57 генов РНК, определенных с использованием Объединенный институт генома методы вызова генов и IMG с аннотация трубопровод[3] Ближайшие соседи включают Metallosphaera prunae, M. sedula, и M. yellowstonensis.[2] М. hakonensis имеет 98% сходство в последовательности 16S рРНК с другими членами рода Металлосфера '.[2]

Секвенирование генома М. hakonensis выявил наличие генов, кодирующих фермент Уреаза, с генами субъединиц A и B.[3] Уреаза катализирует деградацию мочевина к аммиак и бикарбонат.[5] Последовательности также выявили наличие генов галоацетатдегалогеназа.[3] Галоацетатдегалогеназа катализирует превращение галогенацетата в гликолят и галогенид ион (например, фторид ).[3] М. hakonensis также содержит ген малейлацетатредуктаза, ключевой компонент в биологической деградации галогенированных ароматических органических соединений.[6][3]

Организмы, принадлежащие к роду Металлосферы встречаются в экстремальных условиях, таких как вулканические поля[7] и горячие отходы в шахтах.[8]

Метаболизм

М. hakonensis является обязательным аэробным хемолитоавтотроф в котором в качестве основного источника энергии используется окисление серы.[1] М. hakonensis способен утилизировать дрожжевой экстракт (за исключением сахаров), L-глутаминовая кислота, L-триптофан, мальтоза, и соединения серы, такие как элементарная сера и сероводород, в качестве источников энергии, как и другие Металлосферы разновидность.[1][2] М. hakonensis показывает плохой рост в средах, содержащих L-глутаминовая кислота, L-триптофан, и мальтоза.[1] Одна уникальная особенность М. hakonensis это его способность использовать Кластеры FeS и анион серы, тетратионат (O6S42-).[2]

Важность

М. hakonensis является экстремофилом, проявляющим свойства как термофилов, так и ацидофилов.[1] Прогресс в исследованиях М. hakonensis важно, потому что широко распространено мнение, что экстремофилы более тесно связаны с «универсальным предком» на древе жизни, чем большинство организмов.[9] Данные секвенирования этого организма вносят вклад в попытку восстановить геном, подобный геному последний универсальный общий предок (LUCA).[9] Дальнейшие исследования экстремофилов позволят продвинуться в области эволюционной биологии и глубже понять последнего универсального общего предка (LUCA) и среду его развития.[9] Кроме того, астробиология также придает большое значение изучению экстремофилов.[9] Считается, что жизнь началась на Земле, когда окружающая среда была бескислородной и имела тонкую атмосферу с экстремальными температурами, как на Марсе.[9] Из-за необъятности Вселенной и миллионов планетных систем можно предположить, что жизнь существует за пределами Земли. Поскольку многие планеты демонстрируют экстремальные условия на поверхности, изучение экстремофилов (включая М. hakonensis) позволяет ученым разрабатывать гипотезы об условиях окружающей среды, необходимых для развития жизни, а также о роли этой новой жизни в эволюции других планет.[10]

Основываясь на данных секвенирования, М. hakonensis содержит ген малейлацетатредуктазы, ключевого компонента в биологической деградации галогенированных ароматических органических соединений.[3][6] Согласно недавним исследованиям, галогенированные ароматические соединения стали загрязнителями пищевых продуктов.[11] Известно, что другие производные бензола загрязняют многие среды, включая воздух; эти соединения известны как Загрязняющие вещества BTEX.[12] Изучение гена и фермента малеилацетатредуктазы может сыграть роль в борьбе с будущим загрязнением ароматическими органическими соединениями. Данные секвенирования М. hakonensis также выявили наличие гена уреазы, распространенного фактор вирулентности содержится в желудочно-патогенных бактериях, таких как Helicobacter pylori, распространенная инфекция, вызывающая около 14 500 смертей в год.[13][3] Уреаза катализирует разложение мочевины до аммиака и бикарбоната, повышая pH желудка, что способствует выживанию и проявлению патогенов.[14] Недавние исследования показали, что уреаза также играет роль в вирулентности грибов, обнаруживаемой в таких организмах, как С. neoformans и Ко посадасии.[14] Уреаза вызывает сдвиг иммунного ответа от типа 1 (Тчас1 ячейка ) иммунный ответ на (Тчас2 ячейки ) иммунный ответ, снижающий способность иммунного ответа хозяина предотвращать инфекцию.[14] Также доказано, что нокаут уреазы снижает способность грибов к вирулентности.[14] Обладая широкой ролью как в грибковых, так и в бактериальных инфекциях, уреаза стала новой мишенью для современных фармацевтических достижений.[15]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q ТАКАЯНАГИ, ШИННОСУКЭ; КАВАСАКИ, ХИРОКО; СУГИМОРИ, КЕНДЗИ; ЯМАДА, ТАКЕШИ; СУГАЙ, АКИХИКО; ITO, TOSHIHIRO; ЯМАСАТО, КАЗУХИДЕ; ШИОДА, МАСАКИ (1996). «Sulfolobus hakonensis sp. Nov., Новый вид ацидотермофильных архей». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 46 (2): 377–382. Дои:10.1099/00207713-46-2-377. PMID  8934897.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я Куросава, Норио; Ито, Юко Х .; Ито, Такаши (2003). "Реклассификация Sulfolobus hakonensis Takayanagi et al. 1996 как Metallosphaera hakonensis comb. Nov. На основании филогенетических данных и содержания G + C в ДНК". Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 53 (5): 1607–1608. Дои:10.1099 / ijs.0.02716-0. PMID  13130056.
  3. ^ а б c d е ж грамм час "IMG". img.jgi.doe.gov. Получено 2018-04-11.
  4. ^ "Metallosphaera hakonensis JCM 8857, полногеномное секвенирование pr - Nucleotide - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov. Октябрь 2015 г.. Получено 2018-05-01.
  5. ^ Конечна, Ивона; Жарновец, Паулина; Квинковски, Марек; Колесинская, Беата; Фручик, Юстина; Камински, Збигнев; Каца, Веслав (2012). «Бактериальная уреаза и ее роль в длительных заболеваниях человека». Современная наука о белках и пептидах. 13 (8): 789–806. Дои:10.2174/138920312804871094. ЧВК  3816311. PMID  23305365.
  6. ^ а б Кащабек, С.Р .; Рейнеке, В. (1993-10-01). «Разложение хлороароматических соединений: очистка и характеристика малейлацетатредуктазы из штамма B13 Pseudomonas sp.». Журнал бактериологии. 175 (19): 6075–6081. Дои:10.1128 / jb.175.19.6075-6081.1993. ISSN  0021-9193. ЧВК  206699. PMID  8407778.
  7. ^ Хубер, Гертруда; Спиннлер, Карола; Гамбакорта, Агата; Стеттер, Карл О. (июль 1989 г.). «Metallosphaera sedula gen, и sp. Nov. Представляет новый род аэробных, металлмобилизующих термоацидофильных архебактерий» (PDF). Систематическая и прикладная микробиология. 12 (1): 38–47. Дои:10.1016 / s0723-2020 (89) 80038-4. ISSN  0723-2020.
  8. ^ Фукс, Таня; Хубер, Харальд; Тейнер, Кристина; Бургграф, Зигфрид; Стеттер, Карл О. (январь 1995 г.). "Metallosphaera prunae, sp. Nov., Новый металл-мобилизующий термоацидофильный архей, изолированный из урановой шахты в Германии". Систематическая и прикладная микробиология. 18 (4): 560–566. Дои:10.1016 / s0723-2020 (11) 80416-9. ISSN  0723-2020.
  9. ^ а б c d е Джулио, Массимо Ди (01.10.2013). «Происхождение генетического кода: вопрос метаболизма или физико-химический детерминизм?». Журнал молекулярной эволюции. 77 (4): 131–133. Bibcode:2013JMolE..77..131D. Дои:10.1007 / s00239-013-9593-9. ISSN  0022-2844. PMID  24162920.
  10. ^ Рампелотто, Пабуло Энрике (2013-08-07). «Экстремофилы и экстремальная среда». Жизнь. 3 (3): 482–485. Дои:10.3390 / жизнь3030482. ЧВК  4187170. PMID  25369817.
  11. ^ Cajka, Tomas; Хайслова, Яна (2011). Масс-спектрометрия в безопасности пищевых продуктов. Методы молекулярной биологии. 747. Humana Press. С. 373–410. Дои:10.1007/978-1-61779-136-9_15. ISBN  9781617791352. PMID  21643916.
  12. ^ "Информационный бюллетень о загрязнителях". apps.sepa.org.uk. Получено 2018-04-18.
  13. ^ Комитет по разработке вакцин Института медицины (США); Страттон, Кэтлин Р .; Дурч, Джейн С .; Лоуренс, Роберт С. (2000). Helicobacter pylori. Национальная академия прессы (США).
  14. ^ а б c d Резерфорд, Джулиан К. (15 мая 2014 г.). «Растущая роль уреазы как общего фактора микробной вирулентности». PLoS Патогены. 10 (5): e1004062. Дои:10.1371 / journal.ppat.1004062. ЧВК  4022740. PMID  24831297.
  15. ^ Кафарски, Павел; Талма, Михал (31.01.2018). «Последние достижения в разработке новых ингибиторов уреазы: обзор». Журнал перспективных исследований. 13: 101–112. Дои:10.1016 / j.jare.2018.01.007. ISSN  2090-1232. ЧВК  6077125. PMID  30094085.

внешняя ссылка