Jump to content

Галобактерия

(Перенаправлено с Бактериоруберина )

Галобактерия
Галобактерия сп. штамм NRC-1, каждая клетка длиной около 5 мкм
Научная классификация
Домен:
Тип:
Сорт:
Заказ:
Семья:
Род:
Галобактерия

(Элазари-Вулкани 1940 г.) Элазари-Вулкани 1957 г., а не Шуп 1935 г.
Типовой вид
Галобактерия салинум
(Харрисон и Кеннеди, 1922 г.) Элазар-Вулкани, 1957 г.
Разновидность
Синонимы
  • Flavobacterium Галобактерия ») Элазари-Вулкани 1940 г.
  • « Галобактер » Андерсон 1954 г.

Halobacterium (распространенное сокращение Hbt. ) — род семейства Halobacteriaceae . [ 1 ]

Род , Halobacterium («соль» или «океаническая бактерия») состоит из нескольких видов архей с аэробным метаболизмом которым требуется среда с высокой концентрацией соли ; многие из их белков не будут функционировать в среде с низким содержанием соли. Они растут на аминокислотах в аэробных условиях. Их клеточные стенки также сильно отличаются от стенок бактерий , поскольку обычные липопротеиновые мембраны разрушаются при высоких концентрациях солей. По форме они могут быть либо палочками, либо кокками , а по цвету – либо красными, либо фиолетовыми. Они размножаются с помощью бинарного деления (сжиманием) и подвижны . Галобактерии лучше всего растут при температуре 42 °C. Геном неуказанного вида Halobacterium , секвенированный Шиладитьей ДасСармой , состоит из 2 571 010 пар оснований ДНК, собранных в три кольцевые цепи: одну большую хромосому с 2 014 239 пар оснований и две меньшие по размеру с 191 346 и 365 425 пар оснований. Этот вид, названный Halobacterium sp. NRC-1 широко использовался для постгеномного анализа. Галобактерия Вид можно встретить в Большом Соленом озере , Мертвом море , озере Магади и любых других водах с высокой концентрацией соли. Виды Purple Halobacterium обязаны своим цветом бактериородопсину , светочувствительному белку, который обеспечивает химическую энергию для клетки, используя солнечный свет для выкачивания протонов из клетки. Возникающий в результате градиент протонов через клеточную мембрану используется для синтеза энергоносителя АТФ . Таким образом, когда эти протоны поступают обратно, они используются в синтезе АТФ (этот поток протонов можно эмулировать снижением pH вне клетки, вызывая поток H + ионы). Белок бактериородопсина химически очень похож на светочувствительный пигмент родопсин, обнаруженный в позвоночных сетчатке .

Виды галобактерий

[ редактировать ]

Филогения

[ редактировать ]

Принятая в настоящее время таксономия основана на Списке названий прокариот, имеющих номенклатуру (LPSN). [ 2 ] и Национальный центр биотехнологической информации (NCBI). [ 3 ]

на основе 16S рРНК ДП _08_2023 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 53 маркерных белка на основе GTDB 08-RS214 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Х. Чжоуи Ван и др. 2023 год

H.litoreum Lu et al. 2017 год

Х. bonnevillei Майерс и Кинг 2020

H. noricense Gruber et al. 2005 г.

H. wangiae Wang et al. 2023 год

H. jilantaiense Yang et al. 2006 г.

H. Rubrum Han & Cui 2015 г.

Х. салинарум

Х. бонневиллей

« H.hubiense » Jaakkola et al. 2016 год

Х. нориценсе

Синонимы

[ редактировать ]
Галобактерия салинарум NRC-1
Размерная полоса = 270 нм

Структура генома

[ редактировать ]

Геном Halobacterium NRC-1 имеет длину 2 571 010 пар оснований и состоит из трех кольцевых репликонов . Точнее, он разделен на одну большую хромосому с 2 014 239 п.н. и два маленьких репликона pNRC100 (191 346 п.н.) и pNRC200 (365 425 п.н.). Хотя эти две плазмиды намного меньше большой хромосомы, они составляют большую часть из 91 инсерционной последовательности и включают гены ДНК-полимеразы , семь факторов транскрипции , гены поглощения калия и фосфатов, а также деления клеток. Было обнаружено, что геном содержит высокое содержание G+C: 67,9% на большой хромосоме и 57,9% и 59,2% на двух плазмидах. Геном также содержал 91 элемент инсерционной последовательности, составляющие 12 семейств, в том числе 29 на pNRC100, 40 на pNRC200 и 22 на большой хромосоме. Это помогает объяснить генетическую пластичность, наблюдаемую у Halobacterium . Из архей галобактерии считаются участвующими в наиболее латеральной генетике (переносе генов между доменами) и доказательством того, что этот перенос действительно имеет место.

Структура клетки и метаболизм

[ редактировать ]

Виды галобактерий имеют палочковидную форму и покрыты единственной липидной двухслойной мембраной, окруженной S-слоем, состоящим из гликопротеина клеточной поверхности. Они растут на аминокислотах в аэробных условиях. Хотя Halobacterium NRC-1 содержит гены расщепления глюкозы, а также гены ферментов пути окисления жирных кислот, похоже, она не способна использовать их в качестве источников энергии. Хотя цитоплазма сохраняет осмотическое равновесие с гиперсоленой средой, клетка поддерживает высокую концентрацию калия, используя множество активных переносчиков.

Многие виды Halobacterium обладают белковыми органеллами, называемыми газовыми пузырьками.

Экология

[ редактировать ]

Галобактерии можно найти в сильно соленых озерах, таких как Большое Соленое озеро, Мертвое море и озеро Магади. Галобактерии можно идентифицировать в водоемах по светочувствительному пигменту бактериородопсину, который не только обеспечивает архею химической энергией, но и придает ей красноватый оттенок. Оптимальная температура для роста наблюдается при 37°С.

Галобактерия может быть кандидатом на роль формы жизни, присутствующей на Марсе. Одной из проблем, связанных с выживанием на Марсе, является разрушительный ультрафиолет. Эти микроорганизмы образуют тонкую соляную корку, которая может смягчить часть ультрафиолетового света. Хлорид натрия является наиболее распространенной солью, а хлоридные соли непрозрачны для коротковолнового ультрафиолета. Их фотосинтетический пигмент, бактериородопсин, на самом деле непрозрачен для длинноволнового ультрафиолета (его красный цвет). Кроме того, Halobacterium вырабатывает пигменты, называемые бактериоруберинами, которые, как считается, защищают клетки от повреждения ультрафиолетовым светом. Препятствием, которое им необходимо преодолеть, является способность расти при низкой температуре в течение предположительно короткого времени, когда резервуар с водой может быть жидким.

Приложения

[ редактировать ]

Пищевая промышленность

[ редактировать ]

Существует потенциал для Halobacterium в пищевой промышленности. использования видов [ 10 ] Некоторые примеры использования могут включать производство бета-каротина , пигмента галофильных бактерий, который придает им красную окраску, который используется в пищевой промышленности в качестве натурального пищевого красителя. Галофилы также производят деградирующие ферменты, такие как липазы , амилазы , протеазы и ксиланазы , которые используются в различных методах обработки пищевых продуктов. Известные применения этих ферментов включают усиление процесса ферментации соленых продуктов, улучшение качества теста для выпечки хлеба и участие в производстве кофе. [ 10 ] [ 11 ]

Биоремедиация

[ редактировать ]

Многие виды галофильных бактерий продуцируют экзополисахариды (ЭПС), которые используются в промышленности в качестве средств биоремедиации . Биосурфактанты также выделяются многими галофильными бактериями, и эти амфифильные соединения используются для восстановления почвы. Многие галофилы обладают высокой толерантностью к тяжелым металлам, что делает их потенциально полезными для биоремедиации ксенобиотических соединений и тяжелых металлов, которые попадают в окружающую среду в результате добычи полезных ископаемых и нанесения металлического покрытия. Галофилы способствуют биоремедиации загрязнений, превращая ксенобиотики в менее токсичные соединения. [ 11 ] Было показано, что некоторые виды Halobacterium эффективны при биоочистке загрязнителей, включая алифатические углеводороды, например те, которые содержатся в сырой нефти; и ароматические углеводороды, такие как 4-гидроксибензойная кислота , загрязнитель некоторых промышленных сточных вод с высокой соленостью. [ нужна ссылка ]

Фармацевтика

[ редактировать ]

Некоторые штаммы Halobacterium , включая Halobacterium salinarum , исследуются на предмет медицинского применения их механизмов радиационной устойчивости. Бактериоруберин — это каротиноидный пигмент, обнаруженный в Halobacterium , который снижает чувствительность бактерий к γ-излучению и УФ-излучению. [ 12 ]

В нокаут-исследованиях было показано, что отсутствие бактериоруберина повышает чувствительность бактерии к окислительным агентам, повреждающим ДНК. Перекись водорода, например, реагирует с бактериоруберином, который предотвращает выработку активных форм кислорода и, таким образом, защищает бактерию за счет снижения окислительной способности агента, повреждающего ДНК. [ 13 ]

H. salinarum также демонстрирует высокие внутриклеточные концентрации хлорида калия, который, как также было показано, придает устойчивость к радиации. Галобактерии также исследуются на предмет фармацевтического применения производимых ими биоактивных соединений, включая противораковые средства, противомикробные биосурфактанты и противомикробные метаболиты. [ 12 ]

Значение и применение

[ редактировать ]

Галобактерии — это галофильные микроорганизмы, которые в настоящее время изучаются на предмет их использования в научных исследованиях и биотехнологиях. Например, геномное секвенирование видов Halobacterium NRC-1 выявило использование ими эукариоподобной РНК-полимеразы II и механизма трансляции, родственных Escherichia coli и другим грамотрицательным бактериям. Кроме того, они обладают генами репликации, репарации и рекомбинации ДНК, сходными с теми, которые присутствуют в бактериофагах, дрожжах и бактериях. Способность этого вида Halobacterium легко культивироваться и генетически модифицироваться позволяет использовать его в качестве модельного организма в биологических исследованиях. [ 14 ] Более того, Halobacterium NRC-1 также использовалась в качестве потенциального вектора для доставки вакцин. В частности, они производят газовые везикулы, которые можно генетически сконструировать для отображения специфических эпитопов. Кроме того, газовые везикулы демонстрируют способность действовать как естественные адъюванты, помогая вызывать более сильные иммунные реакции. Из-за потребности галобактерий в среде с высоким содержанием соли приготовление этих газовых пузырьков является недорогим и эффективным: для их выделения требуется только водопроводная вода. [ 15 ]

Галобактерии также содержат белок под названием Bacterihodopsins , который представляет собой световой протонный насос, обнаруженный на клеточной мембране. Хотя большинству белков галофилов для правильной структуры и функционирования необходимы высокие концентрации соли, этот белок показал потенциал для использования в биотехнологических целях из-за его стабильности даже за пределами этих экстремальных условий. Бактериородопсины, выделенные из Halobacterium salinarum, были специально изучены на предмет их применения в электронике и оптике. В частности, бактериородопсины использовались в голографическом хранении, оптическом переключении, обнаружении движения и нанотехнологиях . Хотя были представлены многочисленные варианты использования этого белка, на данный момент еще не создано какое-либо крупномасштабное коммерческое применение. [ 16 ]

Рекомбинация и спаривание

[ редактировать ]

УФ- облучение Halobacterium sp. Штамм NRC-1 индуцирует несколько генных продуктов, используемых в гомологичной рекомбинации . [ 17 ] Например, гомолог гена rad51 / recA , играющего ключевую роль в рекомбинации, индуцируется УФ в 7 раз. Гомологичная рекомбинация может спасти остановившуюся репликационную вилку и/или облегчить рекомбинационное восстановление повреждений ДНК. [ 17 ] В естественной среде обитания гомологичная рекомбинация, вероятно, индуцируется УФ-облучением солнечного света.

Halobacterium volcanii имеет особую систему спаривания, в которой цитоплазматические мостики между клетками, по-видимому, используются для переноса ДНК из одной клетки в другую. [ 18 ] В диких популяциях Halorubrum часто происходят генетический обмен и рекомбинация. [ 19 ] Этот обмен может быть примитивной формой полового взаимодействия, похожей на более хорошо изученную бактериальную трансформацию, которая также представляет собой процесс переноса ДНК между клетками, ведущий к гомологичной рекомбинационной репарации повреждений ДНК. [ нужна ссылка ]

См. также

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]

Научные журналы

[ редактировать ]

Научные книги

[ редактировать ]
  • ДасСарма, С . 2004. Последовательность генома чрезвычайно галофильного архея, в «Микробных геномах», стр. 383–399, К.М. Фрейзер, Т. Рид и К.Э. Нельсон (ред.), Humana Press, Inc., Тотова, Нью-Джерси.
  • Линн Маргулис , Карлин В. Шварц, «Пять королевств». Иллюстрированный путеводитель по типам жизни на Земле (WHFreeman, Сан-Франциско, 1982), стр. 36–37.
  • Гиббонс, штат Невада (1974). «Семейство V. Halobacteriaceae, сем. Ноябрь». В Р.Е. Бьюкенен; Н. Е. Гиббонс (ред.). Руководство Берджи по детерминативной бактериологии (8-е изд.). Балтимор: The Williams & Wilkins Co.
  • Элазари-Вулкани, Б (1957). «Род XII. Halobacterium Elazari-Volcani, 1940». В RS Breed; EGD Мюррей; Н.Р. Смит (ред.). Руководство Берджи по детерминативной бактериологии (7-е изд.). Балтимор: The Williams & Wilkins Co., стр. 207–212 .
  • Элазари-Вулкани, Б (1940). «Исследования микрофлоры Мертвого моря». Докторская диссертация, Еврейский университет, Иерусалим: 1–116 и i–xiii. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  1. ^ См. веб-страницу NCBI , посвященную Halobacterium . Данные, извлеченные из «Ресурсы таксономии NCBI» . Национальный центр биотехнологической информации . Проверено 19 марта 2007 г.
  2. ^ Ж. П. Эзеби. «Галобактерия» . Список названий прокариот, имеющих номенклатуру (LPSN) . Проверено 17 ноября 2021 г.
  3. ^ Сэйерс; и др. «Галобактерия» . База данных таксономии Национального центра биотехнологической информации (NCBI) . Проверено 5 июня 2022 г.
  4. ^ «ЛТП» . Проверено 20 ноября 2023 г.
  5. ^ «Дерево LTP_all в формате Ньюика» . Проверено 20 ноября 2023 г.
  6. ^ «Примечания к выпуску LTP_08_2023» (PDF) . Проверено 20 ноября 2023 г.
  7. ^ «Выпуск GTDB 08-RS214» . База данных геномной таксономии . Проверено 10 мая 2023 г.
  8. ^ "ar53_r214.sp_label" . База данных геномной таксономии . Проверено 10 мая 2023 г.
  9. ^ «История таксонов» . База данных геномной таксономии . Проверено 10 мая 2023 г.
  10. ^ Jump up to: а б Патерсон, Рассел; Лима, Нельсон (2017). «Биоразведка». Темы биоразнообразия и общения . Темы биоразнообразия и охраны природы. 16 : 84–91. дои : 10.1007/978-3-319-47935-4 . ISBN  978-3-319-47933-0 .
  11. ^ Jump up to: а б Гонтиа-Мишра, Ин; Сапре, Свапнил; Тивари, Шарад (август 2017 г.). «Разнообразие галофильных бактерий и актинобактерий Индии и их биотехнологическое применение» . Индийский журнал геоморских наук . 46 (8): 1575–1587 . Получено 8 октября.
  12. ^ Jump up to: а б Юнг, Кван-Ву; Лим, Сангён; Бан, Юн-Сун (30 июня 2017 г.). «Механизмы микробной радиационной устойчивости». Журнал микробиологии . 55 (7): 499–507. дои : 10.1007/s12275-017-7242-5 . ПМИД   28664512 . S2CID   8910376 .
  13. ^ ШАХМОХАММАДИ, ХАМИД РЕЗА; АСГАРАНИ, ЭЗАТ; ТЕРАТО, ХИРОАКИ; САЙТО, ТАКЕШИ; ОХЯМА, ЁСИХИКО; ГЕККО, КУНИХИКО; ЯМАМОТО, ОСАМУ; ИДЕ, ХИРОСИ (1998). «Защитная роль бактериоруберина и внутриклеточного KCl в устойчивости Halobacterium salinarium к агентам, повреждающим ДНК» . Журнал радиационных исследований . 39 (4): 251–262. Бибкод : 1998JRadR..39..251S . дои : 10.1269/млр.39.251 . ПМИД   10196780 .
  14. ^ Нг, Западная Вирджиния; Кеннеди, СП; Махайрас, Г.Г.; Берквист, Б.; Пан, М.; Белый, HD; Ласки, СР ; Балига, Н.С.; Торссон, В.; Сбронья, Дж.; Шварцелл, С.; Странный. ; Холл, Дж.; Даль, Т.А.; Велти, Р.; Гу, Я; Лейтхаузер, Б.; Келлер, К.; Круз, Р.; Дэнсон, MJ; Хаф, Д.В.; Мэддокс, Д.Г.; Яблонски, ЧП; Кребс, член парламента; Анжуйский, CM; Дейл, Х.; Айзенбергер, Т.А.; Пек, РФ; Польшредер, М.; Спудич, Дж.Л.; Юнг, К.-Х.; Алам, М.; Фрейтас, Т.; Хоу, С.; Дэниелс, CJ; Деннис, ПП; Омер, AD; Эбхардт, Х.; Лоу, ТМ; Лян, П.; Райли, М.; Худ, Л.; ДасСарма, С. (3 октября 2000 г.). «Последовательность генома видов Halobacterium NRC-1» . Труды Национальной академии наук . 97 (22): 12176–12181. Бибкод : 2000PNAS...9712176N . дои : 10.1073/pnas.190337797 . ПМК   17314 . ПМИД   11016950 .
  15. ^ Стюарт, Элизабет С.; Моршед, Фазила; Сремац, Маринко; ДасСарма, Шиладитья (15 июня 2001 г.). «Презентация антигена с использованием новых органелл в виде частиц галофильных архей». Журнал биотехнологии . 88 (2): 119–128. дои : 10.1016/S0168-1656(01)00267-X . ПМИД   11403846 .
  16. ^ Орен, Аарон (июль 2010 г.). «Промышленное и экологическое применение галофильных микроорганизмов». Экологические технологии . 31 (8–9): 825–834. Бибкод : 2010EnvTe..31..825O . дои : 10.1080/09593330903370026 . ПМИД   20662374 . S2CID   16836957 .
  17. ^ Jump up to: а б Маккриди С., Мюллер Дж.А., Бубриак И., Берквист Б.Р., Нг В.Л., ДасСарма С. (2005). «УФ-облучение индуцирует гены гомологичной рекомбинации у модельных архей Halobacterium sp. NRC-1» . Солевая система . 1 :3. дои : 10.1186/1746-1448-1-3 . ПМЦ   1224876 . ПМИД   16176594 .
  18. ^ Розеншин И., Челет Р., Меварех М. (1989). «Механизм переноса ДНК в системе спаривания архебактерии». Наука . 245 (4924): 1387–9. Бибкод : 1989Sci...245.1387R . дои : 10.1126/science.2818746 . ПМИД   2818746 .
  19. ^ Папке Р.Т., Кениг Дж.Э., Родригес-Валера Ф., Дулиттл В.Ф. (2004). «Частая рекомбинация в соленой популяции Halorubrum». Наука . 306 (5703): 1928–9. Бибкод : 2004Sci...306.1928P . дои : 10.1126/science.1103289 . ПМИД   15591201 . S2CID   21595153 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 2cadada9e191238d17cdff21a7ba874b__1719049380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/2c/4b/2cadada9e191238d17cdff21a7ba874b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Halobacterium - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)