Дейнококк геотермалис
| Дейнококк геотермалис | |
|---|---|
 | |
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Дейнококкота |
| Сорт: | дейнококки |
| Заказ: | Деинококки |
| Семья: | Дейнококковые |
| Род: | дейнококк |
| Разновидность: | Д. геотермалис |
| Биномиальное имя | |
| Дейнококк геотермалис Феррейра и др. 1997 год | |
Deinococcus geothermalis — непатогенная сферообразная грамположительная гетеротрофная бактерия , где geothermalis означает «горячая земля» или «горячие источники». Эта бактерия была впервые получена из горячих источников Аньяно, Неаполя, Италия и Сан-Педро-ду-Сул, Португалия . [1] Он обитает в основном в горячих источниках и в глубокой океанской среде. [2]
Структура генома
[ редактировать ]
Deinococcus geothermalis имеет геном размером 2,47 Мб с 2335 генами, кодирующими белки. В геноме содержится 73 инсерционные последовательности (ИС), содержащие 19 различных типов ИС. [3] При окислительном стрессе эти IS активно переносятся в бактерию. [4] Кроме того, он несет по меньшей мере 2 плазмиды . [5]
Характеристики роста
[ редактировать ]Deniococcus geothermalis при делении образуют тетрады. Размер их клеток колеблется от 1,2 до 2,0 мкм в диаметре. Он образует колонии с оранжевым пигментом и имеет оптимальную температуру роста от 45 ° C (113 ° F) до 50 ° C (122 ° F), что является границей между мезофильными и термофильными организмами. А также иметь оптимум pH 6,5. Учитывая все это, они способны расти в условиях ограниченности питательных веществ и даже могут использовать сульфат аммония для накопления биомассы. [6] Он чрезвычайно устойчив к гамма-излучению . Концентрация Mn(II) в клетке высока. [7] Fe(III)-нитрилотриуксусная кислота, U(V) и Cr(VI) могут быть восстановлены с помощью D. geothermalis , который также был разработан для восстановления Hg(II) из плазмиды, первоначально созданной для Deinococcus radiodurans . Его типовой штамм — AG-3a (= DSM 11300). [1]
Формирование биопленки
[ редактировать ]Он способен образовывать толстые биопленки на неживых поверхностях, таких как печатные машины, стекло, нержавеющая сталь, полистирол , полиэтилен и т. д., для которых характерны нити адгезии и отсутствие матрицы слизи. Биопленки визуализировали с помощью автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии (АМС) высокого разрешения. В частности, биопленки Deniococcus geothermalis на печатном оборудовании могут помочь другим бактериям образовывать биопленки поверх существующей, называемые бактериями вторичной биопленки. Их биопленки плотно прилипают к поверхностям, поэтому их трудно удалить. У них нет никаких средств подвижности и/или прикрепления, таких как пили или жгутики . Прикреплению способствуют внеклеточные полимерные вещества (ЭПС), при этом адгезия перемешивается на поверхности клетки, а не распределяется равномерно. Несмотря на прочное прикрепление к поверхности, биопленки незакрепленных клеток могут перемещаться в воде. [8]
Окислительный стресс
[ редактировать ]В среде, лишенной марганца (в аэробных условиях), клетки Deniococcus geothermalis подвергаются окислительному стрессу. Предполагается, что из-за этого недостатка D. geothermalis предпочитает использовать любой доступный углерод для метаболизма, который снижает окислительный стресс или активные формы кислорода (АФК). Кроме того, существуют ферменты восстановления белка, которые бактерия может использовать для борьбы с окислительным стрессом, а также активация каталазы и супероксиддисмутазы . Таким образом, НАДФН используется вместо НАДН при накоплении углерода. [2]
Биоремедиация
[ редактировать ]Многие свалки токсичных отходов содержат загрязнения, защищенные от высокой температуры. Из-за снижения содержания в организме радиоактивных материалов и способности противостоять высоким температурам было предложено использовать их в усилиях по биоремедиации токсичных сред обитания. Он имеет преимущество перед близкородственным Deinococcus radiodurans , особенно при работе с отходами, поскольку его оптимальная температура роста выше, чем у D. radiodurans , которая составляет около 39 °C. [6]
Сопротивление в суровых условиях
[ редактировать ]Космическая миссия EXPOSE-R2 стартовала 24 июля 2014 года на борту российского корабля «Прогресс М-23М» . [9] и был прикреплен 18 августа 2014 года за пределами МКС на российском модуле «Звезда» . [10] В двух основных экспериментах будет проверена устойчивость различных биопленок экстремофильных микроорганизмов и планктонных клеток, в том числе Deinococcus geothermalis, к длительному воздействию космического пространства и среды, моделирующей Марс. [11] В частности, их интересовало, способны ли биопленки экстремофилов выжить в суровых условиях космического пространства и/или любых других частей Вселенной. Через два года миссия смогла обнаружить, что биопленки и планктонные клетки D. geothermalis пережили высыхание, УФ-излучение и суровые марсианские условия. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Феррейра, AC; Нобре, МФ; Рейни, ФА; Сильва, Монтана; Подожди, Р.; Бургхардт, Дж.; Чанг, АП; Да Коста, MS (1997). «Deinococcus geothermalis sp. nov. и Deinococcus murrayi sp. nov., два чрезвычайно устойчивых к радиации и слегка термофильных вида из горячих источников» . Международный журнал систематической бактериологии . 47 (4): 939–947. дои : 10.1099/00207713-47-4-939 . ISSN 0020-7713 . ПМИД 9336890 .
- ^ Перейти обратно: а б Лидерт, Кристина; Пелтола, Минна; Бернхардт, Йорг; Нойбауэр, Питер; Салкиноя-Салонен, Мирья (15 марта 2012 г.). «Физиология устойчивой бактерии Deinococcus geothermalis, аэробно культивируемой в среде с низким содержанием марганца» . Журнал бактериологии . 194 (6): 1552–1561. дои : 10.1128/JB.06429-11 . ISSN 0021-9193 . ПМЦ 3294853 . ПМИД 22228732 .
- ^ Шин, Ынчжон; Да, Цяньин; Ли, Сон Чже (2022). «Активная транспозиция инсерционных последовательностей у прокариот: результаты реакции Deinococcus geothermalis на окислительный стресс» . Антиоксиданты . 11 (3): 481. doi : 10.3390/antiox11030481 . ISSN 2076-3921 . ПМЦ 8944449 . ПМИД 35326130 .
- ^ Ли, Чандже; Чу, Кёнсил; Ли, Сон Джэ (2020). «Активная транспозиция инсерционных последовательностей под действием окислительного стресса у Deinococcus geothermalis» . Границы микробиологии . 11 . дои : 10.3389/fmicb.2020.558747 . ISSN 1664-302X . ПМЦ 7674623 . ПМИД 33224109 .
- ^ Макарова К.С.; Омельченко М.В.; Гайдамакова Е.К.; Матросова В.Ю.; Василенко А.; Чжай, М.; Лапидус, А.; Коупленд, А.; и др. (2007). «Deinococcus geothermalis: пул генов чрезвычайной радиационной устойчивости сокращается» . ПЛОС ОДИН . 2 (9): е955. Бибкод : 2007PLoSO...2..955M . дои : 10.1371/journal.pone.0000955 . ПМК 1978522 . ПМИД 17895995 .
- ^ Перейти обратно: а б Брим, Хасан; Венкатешваран, Амудхан; Костандаритес, Хизер М.; Фредриксон, Джеймс К.; Дейли, Майкл Дж. (2003). «Инженерия Deinococcus geothermalis для биоремедиации высокотемпературных радиоактивных отходов» . Прикладная и экологическая микробиология . 69 (8): 4575–4582. Бибкод : 2003ApEnM..69.4575B . дои : 10.1128/АЕМ.69.8.4575-4582.2003 . ISSN 0099-2240 . ПМК 169113 . ПМИД 12902245 .
- ^ Дейли, MJ; Гайдамакова Е.К.; Матросова В.Ю.; Василенко А.; Чжай, М.; Венкатешваран, А.; Хесс, М.; Омельченко М.В.; Костандаритес, HM; Макарова К.С.; Уокетт, LP; Фредриксон, Дж. К.; Госал, Д. (5 ноября 2004 г.). «Накопление Mn(II) у Deinococcus radiodurans повышает устойчивость к гамма-излучению» . Наука . 306 (5698): 1025–1028. Бибкод : 2004Sci...306.1025D . дои : 10.1126/science.1103185 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 15459345 . S2CID 45586645 .
- ^ Колари, М.; Шмидт, У.; Куисманен, Э.; Салкиноя-Салонен, М.С. (2002). «Прочное, но скользкое крепление Deinococcus geothermalis» . Журнал бактериологии . 184 (9): 2473–2480. дои : 10.1128/JB.184.9.2473-2480.2002 . ISSN 0021-9193 . ПМК 135001 . ПМИД 11948162 .
- ^ Гронсталь, Аарон Л. (31 июля 2014 г.). «Исследование Марса на низкой околоземной орбите» . Журнал НАСА по астробиологии . Проверено 2 августа 2014 г.
- ^ Крамер, Мириам (18 августа 2014 г.). «Российский космонавт во время выхода в открытый космос забросил спутник Перу» . Space.com . Проверено 19 августа 2014 г.
- ^ BOSS на EXPOSE R2 Сравнительные исследования биопленок и планктонных клеток Deinococcus geothermalis в качестве испытаний подготовки к миссии . Рефераты EPSC. Том. 8, EPSC2013-930, 2013. Европейский конгресс планетарных наук, 2013 г.
- ^ Паниц, Коринна; Фрёслер, Ян; Вингендер, Йост; Флемминг, Ганс-Курт; Реттберг, Петра (2019). «Толерантность биопленок и планктонных клеток Deinococcus geothermalis, подвергшихся воздействию космоса и моделирующих марсианские условия на низкой околоземной орбите в течение почти двух лет» . Астробиология . 19 (8): 979–994. Бибкод : 2019AsBio..19..979P . дои : 10.1089/ast.2018.1913 . ISSN 1531-1074 . ПМИД 30925079 . S2CID 88481286 .
