Termokokk - Thermococcus


Termokokk
Ilmiy tasnif
Domen:
Arxeya
Qirollik:
Euryarchaeota
Filum:
Euryarchaeota
Sinf:
Termokokklar
Buyurtma:
Termokokkallar
Oila:
Thermococcaceae
Tur:
Termokokk
Turlar

Yilda taksonomiya, Termokokk a tur ning termofil Arxeya oilada Thermococcaceae.[1]

Jins a'zolari Termokokk diametri 0,6-2,0 mkm gacha bo'lgan tartibsiz shakldagi kokoid turlari.[2] Ba'zi turlari Termokokk harakatsiz va ba'zi turlari mavjud harakatchanlik, foydalanib flagella ularning asosiy harakat tartibi sifatida.[iqtibos kerak ] Ushbu flagella odatda organizmning ma'lum bir qutbida mavjud.[iqtibos kerak ] Ushbu harakat ma'lum bir organizmga qarab xonada yoki yuqori haroratda kuzatilgan.[3] Ba'zi turlarda bu mikroorganizmlar birlashishi va oq-kulrang plitalar hosil qilishi mumkin.[4] Turlar Termokokk odatda 60 dan 105 ° C gacha bo'lgan haroratlarda,[5] yoki qora chekuvchilar (gidrotermal teshiklar) yoki chuchuk suv manbalari huzurida.[6] Ushbu turdagi turlar qat'iy anaeroblar,[7][8] va termofil,[2][7] turli xil chuqurliklarda, masalan, okean sathidan 2500 m pastda joylashgan gidrotermal teshiklarda,[9] shuningdek, geotermik buloqlarda suv sathidan santimetr past.[10] Ushbu organizmlar pH darajasi 5,6-7,9 darajasida rivojlanadi.[11] Ushbu avlod vakillari dunyodagi ko'plab gidrotermal shamollatish tizimlarida, shu jumladan Yaponiya dengizlarida,[12] Kaliforniya qirg'oqlariga.[13] Natriy xlorid odatda bu joylarda tuz 1% -3% konsentratsiyasida bo'ladi,[8] ammo bu organizmlar uchun kerakli substrat emas,[14][15] bitta tadqiqot shuni ko'rsatdiki Termokokk Yangi Zelandiyada toza issiq suv tizimlarida yashovchilar,[6] ammo ular o'sishi uchun litiy ionlarining past konsentratsiyasini talab qiladi.[16] Termokokk a'zolari heterotrofik, xemotrofik,[2][17][18] va organotrofik sulfanogenlar; aminokislotalar, uglevodlar va piruvat kabi organik kislotalarni o'z ichiga olgan elementar oltingugurt va uglerod manbalaridan foydalanish.[17][18][19]

Metabolizm

Metabolik, Termokokk spp. eukaryotlar va prokaryotlardan glikolizning boshqacha shaklini yaratdilar.[20][5] Ushbu organizmlar uchun metabolik yo'lning bir misoli peptidlarning metabolizmi,[20] bu uch bosqichda sodir bo'ladi: birinchi navbatda, peptidlarning aminokislotalarga gidrolizi peptidazlar tomonidan katalizlanadi,[5] u holda aminokislotalarning keto kislotalarga aylanishi aminotransferazlar bilan katalizlanadi,[20] va nihoyat CO2 to'rt xil ferment tomonidan oksidlovchi dekarboksilatsiyadan yoki keto kislotalardan ajralib chiqadi,[5] boshqa muhim metabolik yo'llarda ishlatiladigan koenzim A hosilalarini ishlab chiqaradi.[5] Termokokk turlari rubisco fermentiga (ribuloza-1,5-bifosfat karboksilaza / oksigenaza) ega,[21] tarkibidagi nuklein kislotalarning metabolizmida ishtirok etadigan fermentlardan hosil bo'ladi Thermococcus kodakarensis,[5][20][21] ushbu metabolik tizimlarning haqiqatan ham ushbu gipertermofil mikroorganizmlar uchun qanchalik yaxlitligini ko'rsatib beradi.[21] Ba'zi ozuqaviy moddalar cheklangan Termokokk hujayralar o'sishi.[21] Termokokk turlarida hujayralar o'sishiga eng ko'p ta'sir qiluvchi ozuqa moddalari uglerod va azot manbalari hisoblanadi.[21] Termokokk turlari metabolik tarzda barcha kerakli aminokislotalarni hosil qilmagani uchun, ba'zilari ushbu organizmlar rivojlanadigan muhit bilan ta'minlanishi kerak. Ushbu kerakli aminokislotalarning ba'zilari lösin, izolösin va valin (tarvaqaylab zanjirli aminokislotalar).[21] Qachon Termokokk turlari bu aminokislotalar bilan to'ldiriladi, ular metabolizmga kirishishi va atsetil-KoA yoki süksinil-KoA hosil qilishi mumkin,[21] hujayra o'sishi va nafas olish uchun zarur bo'lgan boshqa metabolik yo'llarda ishlatiladigan muhim kashshoflardir.[21] Bugungi texnologiyalar bilan, Termokokk laboratoriyalarda a'zolarni etishtirish nisbatan oson,[22] va shuning uchun ekstremofillarning fiziologik va molekulyar yo'llarini o'rganish uchun namunali organizmlar hisoblanadi.[23][24] Thermococcus kodakarensis modelning bir misolidir Termokokk butun genomini tekshirgan va takrorlagan mikroorganizmlar.[24][25]

Ekologiya

Termokokk turlari 60 dan 80 ° C gacha o'sishi mumkin, bu ularga yangi gidrotermal muhitni kolonizatsiya qilgan birinchi organizm bo'lish uchun katta ekologik afzallik beradi.[5][26][27] Ba'zi termokokk turlari CO hosil qiladi2, H2va H2S metabolizm va nafas olish mahsulotlari sifatida.[24] Ushbu molekulalarning chiqarilishlari keyinchalik boshqa avtotrof turlar tomonidan qo'llaniladi, bu esa gidrotermik mikrobial jamoalarning xilma-xilligiga yordam beradi.[5] Ushbu turdagi doimiy boyitish madaniyati chuqur dengiz gidrotermal teshiklari ekologiyasida hal qiluvchi rol o'ynaydi,[28] termokokklarning boshqa organizmlar bilan metabolit almashinuvi orqali o'zaro aloqada bo'lishini taklif qiladi, bu esa avtotroflarning o'sishini qo'llab-quvvatlaydi.[5] Termokokk H ni chiqaradigan turlar2 bir nechta gidrogenazlardan (shu jumladan, CO ga bog'liq gidrogenazalardan) foydalanish bilan suv-gaz siljish reaktsiyalari uchun potentsial biokatalizatorlar sifatida qaraldi.[29]

Tashish mexanizmlari

Termokokk turlar tabiiy ravishda DNKni olish va homolog rekombinatsiya orqali o'z genomiga donor DNKni kiritishda vakolatli.[30] Ushbu turlar membrana pufakchalarini (MVs) hosil qilishi mumkin,[30] tashqi hujayra membranalaridan tomurcuklanma natijasida hosil bo'lgan,[30][31] DNKni o'zlariga yoki atrofdagi turlarga o'tkazish uchun qo'shni Arxeya turlaridan plazmidlarni ushlashi va olishlari mumkin.[30] Ushbu MVlar hujayralardan klasterlarda ajralib, nanosferalar yoki nanotubalar hosil qiladi,[31] ichki membranalarni doimiy ravishda ushlab turish.[30]
Termokokk turlar ko'p sonli MV ishlab chiqaradi, ba'zi turlarda DNK, metabolitlar va hatto toksinlarni uzatadi;[31] bundan tashqari, ushbu MVlar o'zlarining tarkibini ushbu makromolekulalarni himoyalangan muhitga o'tkazib, termodegradatsiyadan himoya qiladi.[30][31] MVlar virusli zarralarni tutib yuqtirishning oldini oladi.[31] Makromolekulalarni tashish bilan bir qatorda, Termokokk turlar bir-biri bilan aloqa qilish uchun MVlardan foydalanadilar.[30] Bundan tashqari, ushbu MVlar ma'lum bir tur tomonidan ishlatiladi (Termokokk birlashadi) qachon yig'ilish kerakligini ko'rsatish uchun,[30] shuning uchun bu odatda bitta hujayrali miroorganizmlar bitta massiv bitta hujayraga birlashishi mumkin.[30]
Bu haqida xabar berilgan Thermococcus kodakarensis subtilisinga o'xshash serin proteaz prekursorlarini o'z ichiga olgan to'rtta virusga o'xshash integral gen elementlariga ega.[32] Bugungi kunga qadar faqat ikkita virus ajratilgan Termokokk spp., PAVE1 va TPV1.[32] Ushbu viruslar tashuvchisi holatida o'z xostlarida mavjud.[32]
DNKning ko'payishi va cho'zilishi jarayoni keng o'rganilgan T. kodakarensis.[32] DNK molekulasi - uzunligi taxminan 2 million tayanch juftlikdan iborat dumaloq tuzilish va oqsillarni kodlovchi 2000 dan ortiq ketma-ketliklarga ega.[32]

Kelajak texnologiyasi

Dan ferment Termokokk, Tpa-S DNK polimeraza, uzoq va tezkor PCRda Taq-polimerazaga qaraganda samaraliroq ekanligi aniqlandi.[33] Tk-SP, boshqa ferment T. kodakarensis,[33][34] g'ayritabiiy prion oqsillarini (PrPSc) buzishi mumkin;[33] prionlar barcha organizmlarda o'lik kasalliklarni keltirib chiqarishi mumkin bo'lgan noto'g'ri katlanmış oqsillardir.[33] Tk-SP laboratoriya sharoitida keng substratning o'ziga xosligini va buzilgan prionlarni eksponent ravishda namoyish etadi.[33] Ushbu ferment kaltsiyni yoki boshqa substratni katlamasini talab qilmaydi, shuning uchun olib borilgan tadqiqotlarda katta imkoniyatlar mavjud.[33] Fosfoserin fosfataza (PSP) fermenti bo'yicha qo'shimcha tadqiqotlar muvofiqlashtirildi T. onnurineusbu PSP faoliyatini tartibga solishning muhim tarkibiy qismini ta'minladi.[34] Ushbu ma'lumotlar giyohvand moddalar ishlab chiqaradigan kompaniyalar uchun foydalidir, chunki PSP ning g'ayritabiiy faolligi asab tizimining serin darajasida sezilarli darajada pasayishiga olib keladi, nevrologik kasalliklar va asoratlarni keltirib chiqaradi.[34]
Termokokk spp. bioleachingdagi o'ziga xos qobiliyatlari tufayli oltin qazib olish samaradorligini 95% gacha oshirishi mumkin.[35]

Adabiyotlar

  1. ^ Ga qarang NCBI Thermococcus-da veb-sahifa. Dan olingan ma'lumotlar "NCBI taksonomiyasi resurslari". Milliy Biotexnologiya Axborot Markazi. Olingan 2007-03-19.
  2. ^ a b v Kanganella, Franchesko; Jons, Uilyam J.; Gambakorta, Agata; Antranikian, Garabed (1998). "Thermococcus guaymasensis sp. nov va Termokokk agregatlari sp. Nov., Guaymas havzasi gidrotermal shamollatish joyidan ajratilgan ikkita yangi termofil arxa ". Xalqaro sistematik bakteriologiya jurnali. 48 (4): 6. doi:10.1099/00207713-48-4-1181.
  3. ^ Tagashira, K .; va boshq. (2013). "Gipertermofil arxeon genomidagi virusga o'xshash mintaqalar bo'yicha genetik tadqiqotlar, Thermococcus kodakarensis". Ekstremofillar. 17 (1): 153–160. doi:10.1007 / s00792-012-0504-6.
  4. ^ Tae-Yang Jung, Y.-S. K., Byoung-Ha Oh va Euijeon Woo (2012). "Gipertermofil arxeondan fosfoserin fosfataza tarkibida yangi ligand bog'lanish joyini aniqlash" Thermococcus onnurineus"Wiley Periodicals: 11.
  5. ^ a b v d e f g h men Chjan, Y .; va boshq. (2012). "Oltingugurtni metabolizadigan mikroorganizmlar Andesitga asoslangan sayoz dengiz gidrotermal tizimlarida mikroblar jamoalarida ustunlik qiladi". PLOS ONE. 7 (9): e44593. doi:10.1371 / journal.pone.0044593. PMC  3436782. PMID  22970260.
  6. ^ a b Elisabet Antuan, J. G.; Meunier, J. R .; Lesongeur, F .; Barbier, G. (1995). "Jinsga oid o'ta termofil arxebakteriyalarni ajratish va tavsiflash Termokokk chuqur dengiz gidrotermal Guaymas havzasidan ". Hozirgi mikrobiologiya. 31 (3): 7. doi:10.1007 / bf00293552.
  7. ^ a b Amenabar, M. J .; va boshq. (2013). "Antarktida, Aldatma orolining gidrotermik tizimlaridan arxeologik xilma-xillik". Qutbiy biologiya. 36 (3): 373–380. doi:10.1007 / s00300-012-1267-3.
  8. ^ a b Kim, B. K .; va boshq. (2012). "Oligohalinli gipertermofil arxeonning genom ketma-ketligi, AN1 termokokk zilligii, chuchuk suv er usti geotermal bulog'idan ajratilgan". Bakteriologiya jurnali. 194 (14): 3765–3766. doi:10.1128 / jb.00655-12. PMC  3393502. PMID  22740682.
  9. ^ Krupovich, M.; va boshq. (2013). "Beshta yangi davrdan gipertermofil muhitda mobil genetik elementlarning dinamikasiga oid tushunchalar Termokokk Plazmidlar ". PLOS ONE. 8 (1): e49044. doi:10.1371 / journal.pone.0049044. PMC  3543421. PMID  23326305.
  10. ^ Adrian Xetser, H. V. M.; Makdonald, Yan R.; Daughney, Kristofer J. (2007). "Shampan hovuzidagi mikroblar hayoti, Yangi Zelandiyaning Vaiotapu shahridagi geotermik buloq". Ekstremofillar. 11 (4): 605–14. doi:10.1007 / s00792-007-0073-2. PMID  17426919.
  11. ^ Kazuo Tori, S. I .; Kiyonari, Shinichi; Tahara, Saki; Ishino, Yoshizumi (2013). "Gipertermofil arxeon, Pyrococcus furiosus" da topilgan bitta o'ziga xos o'ziga xos 3'-5 'ekzonukleaza roman ". PLOS ONE. 8 (3): 9. doi:10.1371 / journal.pone.0058497. PMC  3591345. PMID  23505520.
  12. ^ Cui, Z. C .; va boshq. (2012). "Termostabil lizofosfolipazaning yuqori darajadagi ifodasi va tavsifi Thermococcus kodakarensis KOD1 ". Ekstremofillar. 16 (4): 619–625. doi:10.1007 / s00792-012-0461-0. PMID  22622648.
  13. ^ Uehara, Ryo; Takano, Kazufumi; Koga, Yuichi; Kanaya, Shigenori (2012). "Gipertermofil arxeondan Pro-Tk-subtilizinni termal moslashtirish uchun IS1 qo'shilish ketma-ketligi talabi". Ekstremofillar. 16 (6): 841. doi:10.1007 / s00792-012-0479-3.
  14. ^ Kubonova, L .; va boshq. (2012). "Transformatsiya qilish uchun arxeologik giston talab qilinadi Thermococcus kodakarensis". Bakteriologiya jurnali. 194 (24): 6864–6874. doi:10.1128 / jb.01523-12. PMC  3510624. PMID  23065975.
  15. ^ Anne Postek, F. L.; Pignet, Patrisiya; Ollivye, Bernard; Kerello, Joel; Godfroy, Anne (2007). "Uzluksiz boyitish madaniyati: prokaryotik xilma-xillik va chuqurlikdagi shamollatuvchi bacalardagi metabolizmning o'zaro ta'siri" (PDF). Ekstremofillar. 11 (6): 747. doi:10.1007 / s00792-007-0092-z. PMID  17576518.
  16. ^ Eberly, Jed O. (2008). "Termotolerant gidrogenazalar: biologik xilma-xillik, xususiyatlar va biotexnologik qo'llanmalar". Mikrobiologiyadagi tanqidiy sharhlar. 34 (3–4): 117–30. doi:10.1080/10408410802240893. PMID  18728989.
  17. ^ a b Shut, G. J .; va boshq. (2013). "Geterotrofik gipertermofil arxa bilan vodorod va oltingugurt almashinuvida ishtirok etadigan modulli nafas olish komplekslari va ularning evolyutsiyasi". FEMS Mikrobiologiya sharhlari. 37 (2): 182–203. doi:10.1111 / j.1574-6976.2012.00346.x.
  18. ^ a b Yuusuke Tokooji, T. S., Shinsuke Fujiwara, Tadayuki Imanaka va Xaruyuki Atomi (2013). "Gipertermofil arxeondagi dastlabki aminokislota oksidlanish va glutamat katabolizmini genetik tekshirish. Thermococcus kodakarensis." Bakteriologiya jurnali: 10.
  19. ^ Atomi, H.; va boshq. (2013). "Arxeyadagi koA biosintezi". Biokimyoviy jamiyat bilan operatsiyalar. 41: 427–431. doi:10.1042 / bst20120311.
  20. ^ a b v d Ozava, Y .; va boshq. (2012). "Indolepiruvat ferredoksin oksidoreduktaza: gipertermofil arxeondan kislorodga sezgir temir-oltingugurt fermenti Thermococcus profundus". Bioscience va biomühendislik jurnali. 114 (1): 23–27. doi:10.1016 / j.jbiosc.2012.02.014. PMID  22608551.
  21. ^ a b v d e f g h Davidova, I. A .; va boshq. (2012). "Yog 'quvurlari biokorroziyasida termofil arxeylarning ishtiroki". Atrof-muhit mikrobiologiyasi. 14 (7): 1762–1771. doi:10.1111 / j.1462-2920.2012.02721.x. PMID  22429327.
  22. ^ Duffa, Gay D.; d'Hennezel, Olga B.; Peek, Endryu S.; Reysenbax, Anna-Luiza; Kelly, Robert M. (1998). "Izolyatsiya va xarakteristikasi Thermococcus barossii, sp. nov., gidrotermal ventilyatsiya gardish hosil bo'lishidan ajratilgan gipertermofil arxeon ". Sistematik va amaliy mikrobiologiya. 21: 10. doi:10.1016 / s0723-2020 (98) 80007-6.
  23. ^ Petrova, T .; va boshq. (2012). "ATP ga bog'liq DNK ligazasi Termokokk sp 1519 OB katlamali domenning yangi tartibini namoyish etadi ". Acta Crystallographica bo'limi F. 68 (12): 1440–1447. doi:10.1107 / s1744309112043394. PMC  3509962. PMID  23192021.
  24. ^ a b v Amend, J. P. (2009). "Vulkano orolining (Italiya) sayoz dengiz gidrotermal tizimidagi mikrobial geokimyoga qisqacha sharh". Freiberg Onlayn geologiya. 22: 7.
  25. ^ Xyuz, R. C .; va boshq. (2012). "Dan noorganik pirofosfataza kristallari Thermococcus thioreducens rentgen va neytron difraksiyasi uchun ". Acta Crystallographica bo'limi F. 68 (12): 1482–1487. doi:10.1107 / S1744309112032447. PMC  3509969. PMID  23192028.
  26. ^ Itoh, T (2003). "Nonmetanogen gipertermofil va unga aloqador termofil arxe taksonomiyasi". Bioscience va biomühendislik jurnali. 96 (3): 10. doi:10.1263 / jbb.96.203.
  27. ^ Yumani Kuba, S. I .; Yamagami, Takeshi; Tokuxara, Masaxiro; Kanai, Tamotsu; Ryosuke; Daiyasu, Xiromi; Atomi, Xaruyuki; Ishino, Yoshizumi (2012). "Gipertermofil arxeondan ko'payadigan ikkita hujayra yadroviy antijenini qiyosiy tahlillari, Thermococcus kodakarensis". Hujayralar uchun genlar. 17 (11): 923–937. doi:10.1111 / gtc.12007. PMID  23078585.
  28. ^ Xakon Dalle, F. G., Marit Madsen, Nils-Kare Birkeland (2008). "Yuqori haroratli Shimoliy dengiz konidan ishlab chiqarilgan suvning mikrobial jamiyat tuzilishini tahlil qilish." Antoni van Leyvenxuk 93: 13.
  29. ^ Ppyun, X .; va boshq. (2012). "Gipertermofil arxeonidagi mutant Tpa-S DNK polimerazalaridan foydalangan holda PCR ko'rsatkichi yaxshilandi. Thermococcus pacificus". Biotexnologiya jurnali. 164 (2): 363–370. doi:10.1016 / j.jbiotec.2013.01.022. PMID  23395617.
  30. ^ a b v d e f g h men Marguet, E .; va boshq. (2013). "Membran pufakchalari, nanopodlar va / yoki turdagi gipertermofil arxa tomonidan ishlab chiqarilgan nanotubalar. Termokokk". Biokimyoviy jamiyat bilan operatsiyalar. 41 (1): 436–442. doi:10.1042 / bst20120293. PMID  23356325.
  31. ^ a b v d e Gaudin, M .; va boshq. (2013). "Gipertermofil arxaalar DNKni o'tkazib yuboradigan membrana pufakchalarini ishlab chiqaradi". Atrof-muhit mikrobiologiyasi bo'yicha hisobotlar. 5 (1): 109–116. doi:10.1111 / j.1758-2229.2012.00348.x. PMID  23757139.
  32. ^ a b v d e Li, Z.; va boshq. (2013). "Thermococcus kodakarensis DNKning replikatsiyasi ". Biokimyoviy jamiyat bilan operatsiyalar. 41 (1): 332–338. doi:10.1042 / bst20120303. PMID  23356307.
  33. ^ a b v d e f Azumi Xirata, Y. H.; Okada, iyun; Sakudo, Akikazu; Ikuta, Kazuyoshi; Kanaya, Shigenori; Takano, Kazufumi (2013). "Subtilizin gomologining fermentativ faolligi, Tk-SP, dan Thermococcus kodakarensis yuvish vositalarida va uning g'ayritabiiy prion oqsilini parchalash qobiliyatida ». BMC biotexnologiyasi. 13: 7.
  34. ^ a b v Trofimov, A. A.; va boshq. (2012). "Dan rekombinant prolidaza tuzilishiga molekulalararo kontaktlarning ta'siri Thermococcus sibiricus". Acta Crystallographica bo'limi F. 68 (11): 1275–1278. doi:10.1107 / s174430911203761x. PMC  3515363. PMID  23143231.
  35. ^ Muhammad Nisar, N. R .; Bashir, Qamar; Bog'bon, Qurra-tul-Ann; Shafiq, Muhammad; Axtar, Muhammad (2013). "TK 1299, yuqori darajada termostabil NAD (P) H oksidaz Thermococcus kodakaraensis NADPH bilan yuqori fermentativ faollikni namoyish etadi. Bioscience va biomühendislik jurnali. 116 (1): 39–44. doi:10.1016 / j.jbiosc.2013.01.020. PMID  23453203.

Qo'shimcha o'qish

Tashqi havolalar