Метанопирус
| Метанопирус | |
|---|---|
Научная классификация  | |
| Домен: | Архея |
| Королевство: | Эвриархеота |
| Сорт: | Метанопири |
| Заказ: | Метанопиралес Хубер и Стеттер, 2002 г. |
| Семья: | Метанопировые Хубер и Стеттер, 2002 г. |
| Род: | Метанопирус Курр и др. 1992 год |
| Разновидность: | М. Кандлер |
| Биномиальное имя | |
| Метанопирус кандлери Курр и др. 1992 год | |
Methanopyrus — род метаногенов . [1] с единственным описанным видом — Methanopyrus kandleri . Это палочковидный гипертермофил , обнаруженный на стене черного курильщика из Калифорнийского залива на глубине 2000 м, при температуре 84–110 °С. Штамм 116 обнаружен в черной дымной жидкости Кайрейского гидротермального поля; он может выжить и размножаться при температуре 122 ° C. [2] M. kandleri также требует высокой концентрации ионов (>1 М ) для роста и клеточной активности. [3] Из-за высокой устойчивости вида и экстремальных условий окружающей среды M. kandleri также классифицируется как экстремофил . [3] Он обитает в среде, богатой водородом и углекислым газом , и, как и другие метаногены, восстанавливает последний до метана . Он помещен среди Euryarchaeota в свой класс.
Микробиологические характеристики
[ редактировать ]Морфология
[ редактировать ]Methanopyrus kandleri стержневидной формы представляет собой метаноген примерной длиной 2–14 мкм и диаметром 0,5 мкм. [3] Клеточная мембрана M. kandleri уникальна, поскольку состоит из обнаруженных у более поздних терпеноидных липидов, которые считаются одними из самых примитивных липидов и предшественниками фитанилдиэфиров, архей. [3] Терпеноидные липиды — группа липидов, содержащих холестерин , гопаноиды , каротиноиды , фитан и бисфитан . [4] Хотя терпеноиды являются основным компонентом мембраны M. kandleri они служат скорее опорной структурой , у эукариот и бактерий . [4] M. kandleri подвижен благодаря пучкам полярных жгутиков. [5]
Methanopyrus kandleri имеет высокую концентрацию циклического 2,3-дифосфоглицерата. [3] Это соединение часто встречается у гипертермофилов , помогая предотвратить денатурацию белка при высоких температурах. [6] Повышенная концентрация циклического 2,3-дифосфоглицерата защищает метаноген, помогая ему выжить в среде, в которой многие другие организмы не смогли бы выжить. Помимо этого соединения, помогающего защитить белки, M. kandleri также имеет высокую концентрацию соли внутри своей мембраны. [3] Эта повышенная концентрация соли способствует стабильности ферментов и способствует активности ферментов при более высоких температурах. [7]
Метаболизм
[ редактировать ]В качестве метаногена M. kandleri использует водород в качестве источника электронов и восстанавливает углекислый газ из окружающей среды в метан - процесс, известный как метаногенез . [3] M. kandleri является хемолитоавтотрофным облигатным анаэробом и не использует кислород в качестве конечного акцептора электронов. [3] [7]
среда обитания
[ редактировать ]Культуры M. kandleri были выделены из различных подводных гидротермальных источников в Калифорнийском заливе, Центрально-Индийском хребте, Срединно-Атлантическом хребте и Исландии. [5] Впервые вид был обнаружен на стенке черного курильщика из Калифорнийского залива на глубине 2000 м при температуре 84–110 °С. M. kandleri может выживать при температуре до 122 °C, хотя было установлено, что оптимальный рост происходит при температуре 98 °C. [3] [2] Для роста и активности клеток необходимы высокие внутренние концентрации ионных клеток (> 1 М). [5] Из-за крайности среды обитания M. kandleri предполагается, что дальнейшая филогенетическая изоляция произошла из-за исключительности видовой ниши. [2]
Геномные свойства
[ редактировать ]Полный геном Methanopyrus kandleri был секвенирован исследователями из Fidelity Systems. Было установлено, что это геном, богатый GC, содержащий 1 694 969 нуклеотидов , из которых около 62,1% составляют гуанин или цитозин . [3] Одна кольцевая хромосома содержит 1691 ген, кодирующий белок, и 39 генов РНК. [3] Этот вид также обладает большим количеством генов-сирот, возможно, в результате вирусного переноса генов. [8]
Будущие исследования
[ редактировать ]Methanopyrus kandleri также является единственным известным видом, имеющим топоизомеразу V. Топоизомераза V позволяет M. kandleri выживать при таких высоких температурах и помогает расслаблять как положительно, так и отрицательно сверхспирализованную ДНК . [8] Топоизомераза V является уникальным ферментом, поскольку он обладает как топоизомеразной активностью, так и активностью восстановления ДНК, в частности, несколькими сайтами репарации ДНК, которые могут действовать независимо друг от друга, даже если один из сайтов ДНК поврежден. [9] Хотя топоизомераза V полезна в этом случае, найти других гипертермофилов, имеющих топоизомеразу V, оказалось затруднительно. Отсутствие топоизомеразы V у других архей заставило исследователей поверить в то, что происхождение фермента у M. kandleri является результатом переноса вирусных генов, а необычное количество генов-сирот у этого вида подтверждает эту теорию. [8] Кроме того, развившиеся клеточные реакции у M. kandleri в связи с экстремальными условиями окружающей среды стали еще одним предметом исследований, поскольку ученые стремятся применить устойчивые ферментативные процессы в промышленных целях. [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ См . веб-страницу NCBI о Метанопире . Данные, извлеченные из «Ресурсы таксономии NCBI» . Национальный центр биотехнологической информации . Проверено 19 марта 2007 г.
- ^ Jump up to: а б с Такай К., Накамура К., Токи Т., Цуногай У., Миядзаки М., Миядзаки Дж. и др. (август 2008 г.). «Пролиферация клеток при 122 градусах Цельсия и производство изотопно-тяжелого CH4 гипертермофильным метаногеном при культивировании под высоким давлением» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (31): 10949–54. Бибкод : 2008PNAS..10510949T . дои : 10.1073/pnas.0712334105 . ПМК 2490668 . ПМИД 18664583 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Слесарев А.И., Межевая К.В., Макарова К.С., Полушин Н.Н., Щербинина О.В., Шахова В.В. и др. (апрель 2002 г.). «Полный геном гипертермофила Methanopyrus kandleri AV19 и монофилия архейных метаногенов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (7): 4644–9. Бибкод : 2002PNAS...99.4644S . дои : 10.1073/pnas.032671499 . ПМЦ 123701 . ПМИД 11930014 .
- ^ Jump up to: а б Накатани Й., Рибейро Н., Штрайфф С., Гото М., Поцци Г., Дезобри Л., Милон А. (сентябрь 2014 г.). «Поиски самых «примитивных» мембран и их усилителей: обзор теории полипренилфосфатов» . Происхождение жизни и эволюция биосферы . 44 (3): 197–208. Бибкод : 2014OLEB...44..197N . дои : 10.1007/s11084-014-9365-6 . ПМЦ 4669544 . ПМИД 25351682 .
- ^ Jump up to: а б с д Орен, Аарон (2014), Розенберг, Юджин; Делонг, Эдвард Ф.; Лори, Стивен; Стакебрандт, Эрко (ред.), «Семейство Methanopyraceae» , «Прокариоты » , Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg, стр. 247–252, doi : 10.1007/978-3-642-38954-2_328 , ISBN 978-3-642-38953-5 , получено 11 октября 2021 г.
- ^ «ИнтерПро» . www.ebi.ac.uk. Проверено 23 апреля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Брейтунг Дж., Бёрнер Г., Шольц С., Линдер Д., Стеттер К.О., Тауэр Р.К. (декабрь 1992 г.). «Солевая зависимость, кинетические свойства и каталитический механизм N-формилметанофуран:тетрагидрометаноптеринформилтрансферазы крайнего термофила Methanopyrus kandleri » . Европейский журнал биохимии . 210 (3): 971–81. дои : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb17502.x . ПМИД 1483480 .
- ^ Jump up to: а б с Фортерре, Патрик (июнь 2006 г.). «ДНК-топоизомераза V: новая складка загадочного происхождения» . Тенденции в биотехнологии . 24 (6): 245–247. дои : 10.1016/j.tibtech.2006.04.006 . ПМИД 16650908 .
- ^ Раджан, Ракхи; Остерман, Эми; Мондрагон, Альфонсо (20 апреля 2016 г.). « Топоизомераза V Methanopyrus kandleri содержит три различных активных центра AP-лиазы в дополнение к активному сайту топоизомеразы» . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (7): 3464–3474. дои : 10.1093/nar/gkw122 . ISSN 0305-1048 . ПМЦ 4838376 . ПМИД 26908655 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Шахерль М., Вальтерспергер С., Бауманн У. (декабрь 2013 г.). «Структурная характеристика киназы MK0840 суперсемейства рибонуклеазы H-подобного типа ASKHA из Methanopyrus kandleri» . Акта Кристаллографика. Раздел D. Биологическая кристаллография . 69 (Часть 12): 2440–50. дои : 10.1107/S0907444913022683 . ПМИД 24311585 .
- Су А.А., Трипп В., Рандау Л. (июль 2013 г.). «Анализ RNA-Seq выявляет порядок событий процессинга тРНК и созревание C/D-бокса и РНК CRISPR у гипертермофила Methanopyrus kandleri» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (12). Издательство Оксфордского университета : 6250–8. дои : 10.1093/нар/gkt317 . ПМЦ 3695527 . ПМИД 23620296 .
- Курр М., Хубер Р., Кениг Х., Яннаш Х.В., Фрике Х., Тринконе А., Кристьянссон Дж.К., Стеттер КО (сентябрь 1991 г.). «Methanopyrus kandleri, gen. и sp. nov. представляет собой новую группу гипертермофильных метаногенов, растущих при 110 ° C». Архив микробиологии . 156 (4): 239–247. Бибкод : 1991ArMic.156..239K . дои : 10.1007/BF00262992 . S2CID 20254769 .
- Хубер Р; Стеттер КО (2001). «Семейство I. Methanopyralceae fam. nov.». . В Докторе Буне; Р.В. Кастенхольц (ред.). Руководство Берджи по систематической бактериологии, том 1: Археи и глубоко ветвящиеся и фототрофные бактерии (2-е изд.). Нью-Йорк: Springer Verlag . п. 169 . ISBN 978-0-387-98771-2 .