Jump to content

Галдиерия серная

Галдиерия серная
Фотография Galdieria ulfuraria под микроскопом.
Научная классификация Изменить эту классификацию
(без рейтинга): Археопластида
Разделение: Родофита
Сорт: Цианидиофицеи
Заказ: Цианидиалы
Семья: Галдиериевые
Род: Гардиерия
Разновидность:
Г. сульфурария
Биномиальное имя
Галдиерия серная
Мерола и др. , 1981 [1]

Galdieria ulfuraria экстремофильный одноклеточный вид водорослей красных . Типовой вид рода Galdieria . [2] Он известен своими широкими метаболическими способностями, включая фотосинтез и гетеротрофный рост на более чем 50 различных внеклеточных источниках углерода. Представители класса Cyanidiophyceae относятся к числу наиболее ацидофильных известных фотосинтезирующих организмов, а условия роста G. ulfuraria pH от 0 до 4 и температура до 56 °C — являются одними из самых экстремальных, известных для эукариот . Анализ его генома предполагает, что его термоацидофильные адаптации происходят в результате горизонтального переноса генов от архей и бактерий , что является еще одной редкостью среди эукариот. [3]

История и таксономия

[ редактировать ]

Опубликованные описания термоацидофильных одноклеточных водорослей датируются серединой XIX века. Самое раннее описание организма, соответствующего современному G. ulfuraria, было опубликовано в 1899 году итальянским учёным А. Галдиери, который дал ему название Pleurococcus ulfurarius . Таксономия род термоацидофильных водорослей была пересмотрена в 1981 году, в результате чего был введен Galdieria и дано организму современное название. [1] [4] G. ulfuraria является типовым видом этого рода. [1] [2]

Группа, к которой принадлежит G. ulfuraria , Cyanidiophyceae , является наиболее глубоко разветвленной подгруппой родофитов ( красных водорослей), то есть они были самыми ранними диверсионистами в истории эволюции этой группы. [5]

Метаболизм

[ редактировать ]

G. сульфурария известна своей чрезвычайной метаболической гибкостью: она способна к фотосинтезу расти , а также может гетеротрофно на самых разных источниках углерода, включая разнообразные углеводы . Сообщается о более чем 50 различных источниках углерода, которые поддерживают экономический рост. [6] [7] [8] Тщательные измерения особенностей его роста в лабораторных условиях позволяют предположить, что это не настоящий миксотроф, способный использовать оба источника энергии одновременно; скорее, он предпочитает гетеротрофные условия роста и подавляет фотосинтез после длительного воздействия внеклеточных источников углерода. [9] Анализ комплекса G. ulfuraria фотосистемы I , ключевого фотосинтетического компонента, предполагает структуру, промежуточную между гомологичными комплексами у цианобактерий и растений . [8]

Хотя большинство красных водорослей используют флоридский крахмал в качестве запасного глюкана , G. сульфурария использует весьма необычную форму гликогена , которая является одной из самых разветвленных известных гликогенов, имеет очень короткую длину ветвей и образует частицы с необычно низкой молекулярной массой . Считается, что эти свойства являются метаболической адаптацией к экстремальным условиям окружающей среды, хотя точный механизм неясен. [10]

Среда обитания и экология

[ редактировать ]

G. сульфурария необычна для эукариот тем, что она термоацидофильна , то есть способна расти как при высокой температуре, так и при низком pH . Хорошо растет в диапазоне pH 0–4 и при температуре до 56 °C. [9] близка к примерно 60 ° C, которую иногда называют вероятным максимумом для эукариотической жизни. [11] [12] Он также очень толерантен к высоким концентрациям солей и токсичным металлам. Он встречается в природных кислых горячих источниках , в сольфатарной среде и в загрязненной среде; [3] Он также встречается в эндолитных экосистемах , где света недостаточно и его гетеротрофные метаболические способности особенно важны. [13] [14] [15] Лабораторные тесты показывают, что он способен активно закислять окружающую среду. [9]

Геном G. ulfuraria содержит свидетельства обширного горизонтального переноса генов (HGT) от термоацидофильных архей и бактерий , что объясняет происхождение его адаптации к этой среде. По крайней мере 5% его протеома , вероятно, происходит из HGT. [3] Это весьма необычно для эукариот; существует относительно мало обоснованных примеров перехода HGT от прокариот к эукариотам. [16]

Геном его митохондрий также исключительно мал и имеет очень высокий перекос GC , в то время как геном его пластид имеет нормальный размер, но содержит необычное количество структур «стебель-петля» . Оба этих свойства предположительно являются адаптацией к полиэкстремофильной среде организма. [17] По сравнению с Cyanidioschyzon merolae – одноклеточной термоацидофильной красной водорослью, которая является облигатно фотоавтотрофной – геном G. ulfuraria содержит большое количество генов, связанных с метаболизмом углеводов и межмембранным транспортом. [18]

Биотехнология

[ редактировать ]

Из-за своей способности переносить экстремальные условия и расти в самых разных условиях G. сульфурария рассматривалась для использования в биоремедиации проектах . Например, его проверили на способность восстанавливать драгоценные металлы , [19] восстанавливать редкоземельные металлы , [20] и удалить фосфор и азот [21] из различных потоков отходов.

Он также является источником белков, особенно фикоцианина , который можно использовать в диагностической гистохимии, а также в качестве красителя в косметике или пищевых продуктах. [22] [23] Фикоцианин, вырабатываемый этим видом, отличается термо- и кислотостойкостью, что делает его пригодным для использования в пищевой промышленности. [24]

  1. ^ Jump up to: а б с Мерола, Альдо; Кастальдо, Роза; Лука, Паоло Де; Гамбарделла, Рафаэле; Мусаккио, Альдо; Таддеи, Роберто (1981). «Ревизия Cyanidiumcaldarium. Три вида ацидофильных водорослей». Итальянский ботанический журнал . 115 (4–5): 189–195. дои : 10.1080/11263508109428026 .
  2. ^ Jump up to: а б Гири, доктор медицины; Гири, генеральный директор « Galdieria ulfuraria » . База водорослей . Всемирное электронное издание, Национальный университет Ирландии, Голуэй.
  3. ^ Jump up to: а б с Шёнкнехт, Г; Чен, WH; Тернес, CM; Барбье, Г.Г.; Шреста, РП; Станке, М; Бротигам, А; Бейкер, Би Джей; Банфилд, Дж. Ф.; Гаравито, РМ; Карр, К; Вилкерсон, К; Ренсинг, Южная Каролина; Ганёль, Д; Дикенсон, штат Невада; Остерхельт, К; Лерчер, MJ; Вебер, AP (8 марта 2013 г.). «Перенос генов от бактерий и архей облегчил эволюцию экстремофильных эукариот» . Наука . 339 (6124): 1207–10. Бибкод : 2013Sci...339.1207S . дои : 10.1126/science.1231707 . ПМИД   23471408 . S2CID   5502148 .
  4. ^ Альбертано, П.; Чинилья, К.; Пинто, Г.; Поллион, А. (2000). «Таксономическое положение Cyanidium, Cyanidioschyzon и Galdieria: обновленная информация» . Гидробиология . 433 (1/3): 137–143. дои : 10.1023/А:1004031123806 . S2CID   11634959 .
  5. ^ Юн, Хван Су; Мюллер, Кирстен М.; Шит, Роберт Г.; Отт, Франклин Д.; Бхаттачарья, Дебашиш (апрель 2006 г.). «Определение основных линий красных водорослей (Rhodophyta)1». Журнал психологии . 42 (2): 482–492. дои : 10.1111/j.1529-8817.2006.00210.x . S2CID   27377549 .
  6. ^ Вебер, АП; Остерхельт, К; Гросс, Вт; Бротигам, А; Имбоден, Луизиана; Красовская, И; Линка, Н; Тручина, Дж; Шнайдерайт, Дж; Фолл, Х; Фолл, Л.М.; Циммерманн, М; Джамай, А; Рикхоф, WR; Ю, Б; Гаравито, РМ; Беннинг, К. (май 2004 г.). «EST-анализ термоацидофильной красной микроводоросли Galdieria ulfuraria обнаруживает потенциал биосинтеза липида А и раскрывает путь экспорта углерода из родопластов» (PDF) . Молекулярная биология растений . 55 (1): 17–32. дои : 10.1007/s11103-004-0376-y . ПМИД   15604662 . S2CID   35848466 .
  7. ^ Остерхельт, К; Клоке, С; Холтгрефе, С; Линке, В; Вебер, АП; Шайбе, Р. (сентябрь 2007 г.). «Окислительно-восстановительная регуляция ферментов хлоропластов у Galdieria ulfuraria с учетом эволюции эукариот» . Физиология растений и клеток . 48 (9): 1359–73. дои : 10.1093/pcp/pcm108 . ПМИД   17698881 .
  8. ^ Jump up to: а б Ванселов, К; Вебер, АП; Краузе, К; Фромм, П. (январь 2009 г.). «Генетический анализ субъединиц фотосистемы I красной водоросли Galdieria ulfuraria» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1787 (1): 46–59. дои : 10.1016/j.bbabio.2008.10.004 . ПМИД   19007746 .
  9. ^ Jump up to: а б с Остерхельт, К; Шмельцлин, Э; Шмитт, Дж. М.; Локштейн, Х. (август 2007 г.). «Регуляция фотосинтеза у одноклеточной ацидофильной красной водоросли Galdieria ulfuraria» . Заводской журнал . 51 (3): 500–11. дои : 10.1111/j.1365-313x.2007.03159.x . ПМИД   17587234 .
  10. ^ Мартинес-Гарсия, Марта; Стюарт, Марк Калифорния; ван дер Маарель, Марк Джек (август 2016 г.). «Характеристика сильно разветвленного гликогена термоацидофильной красной микроводоросли Galdieria сульфурария и сравнение с другими гликогенами» (PDF) . Международный журнал биологических макромолекул . 89 : 12–18. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2016.04.051 . ПМИД   27107958 .
  11. ^ Ротшильд, Линн Дж .; Манчинелли, Рокко Л. (22 февраля 2001 г.). «Жизнь в экстремальных условиях» . Природа . 409 (6823): 1092–1101. Бибкод : 2001Natur.409.1092R . дои : 10.1038/35059215 . ПМИД   11234023 . S2CID   529873 .
  12. ^ Вебер, АП; Хорст, Р.Дж.; Барбье, Г.Г.; Остерхельт, К. (2007). «Метаболизм и метаболизм эукариот, живущих в экстремальных условиях». Международный обзор цитологии . 256 : 1–34. дои : 10.1016/S0074-7696(07)56001-8 . ISBN  9780123737007 . ПМИД   17241903 .
  13. ^ Гросс, Вольфганг; Кювер, Ян; Тишендорф, Гилберт; Бушаала, Николас; Бюш, Вильгельм (февраль 1998 г.). «Криптоэндолитический рост красных водорослей в вулканических районах» . Европейский журнал психологии . 33 (1): 25–31. дои : 10.1080/09670269810001736503 .
  14. ^ Гросс, В.; Остерхельт, Кристина (ноябрь 1999 г.). «Экофизиологические исследования красных водорослей, выделенных из юго-западной Исландии». Биология растений . 1 (6): 694–700. дои : 10.1111/j.1438-8677.1999.tb00282.x .
  15. ^ Уокер, Джей-Джей; Спир, младший; Пейс, Северная Каролина (21 апреля 2005 г.). «Геобиология микробного эндолитного сообщества в геотермальной среде Йеллоустона». Природа . 434 (7036): 1011–4. Бибкод : 2005Natur.434.1011W . дои : 10.1038/nature03447 . ПМИД   15846344 . S2CID   4408407 .
  16. ^ Шёнкнехт, Г; Вебер, АП; Лершер, MJ (январь 2014 г.). «Горизонтальное приобретение генов эукариотами как движущая сила адаптивной эволюции». Биоэссе . 36 (1): 9–20. doi : 10.1002/bies.201300095 . ПМИД   24323918 . S2CID   3809570 .
  17. ^ Джайн, К; Краузе, К; Греве, Ф; Нельсон, ГФ; Вебер, АП; Кристенсен, AC; Мауэр, JP (30 декабря 2014 г.). «Экстремальные особенности органеллярных геномов Galdieria ulfuraria: следствие полиэкстремофилии?» . Геномная биология и эволюция . 7 (1): 367–80. дои : 10.1093/gbe/evu290 . ПМК   4316638 . ПМИД   25552531 .
  18. ^ Барбье, Г; Остерхельт, К; Ларсон, доктор медицины; Халгрен, Р.Г.; Вилкерсон, К; Гаравито, РМ; Беннинг, К; Вебер, AP (февраль 2005 г.). «Сравнительная геномика двух близкородственных одноклеточных термоацидофильных красных водорослей, Galdieria ulfuraria и Cyanidioschyzon merolae, раскрывает молекулярную основу метаболической гибкости Galdieria ulfuraria и значительные различия в углеводном обмене обеих водорослей» . Физиология растений . 137 (2): 460–74. дои : 10.1104/стр.104.051169 . ПМК   1065348 . ПМИД   15710685 .
  19. ^ Джу, Х; Игараси, К; Мияшита, С; Мицухаси, Х; Инагаки, К; Фуджи, С; Савада, Х; Кувабара, Т; Минода, А. (июль 2016 г.). «Эффективное и селективное извлечение ионов золота и палладия из сточных вод, связанных с металлами, с использованием сульфотермофильной красной водоросли Galdieria сульфурария» . Биоресурсные технологии . 211 : 759–64. doi : 10.1016/j.biortech.2016.01.061 . ПМИД   27118429 .
  20. ^ Минода, А; Савада, Х; Сузуки, С; Мияшита, С; Инагаки, К; Ямамото, Т; Цузуки, М. (февраль 2015 г.). «Извлечение редкоземельных элементов из сульфотермофильной красной водоросли Galdieria ulfuraria с использованием водной кислоты». Прикладная микробиология и биотехнология . 99 (3): 1513–9. дои : 10.1007/s00253-014-6070-3 . ПМИД   25283836 . S2CID   253774729 .
  21. ^ Селваратнам, Т; Пегаллапати, АК; Монтелья, Ф; Родригес, Дж; Нирмалахандан, Н; Ван Вурхис, Вт; Ламмерс, П.Дж. (март 2014 г.). «Оценка термотолерантной ацидофильной водоросли Galdieria сульфурария для удаления питательных веществ из городских сточных вод». Биоресурсные технологии . 156 : 395–9. doi : 10.1016/j.biortech.2014.01.075 . ПМИД   24582952 .
  22. ^ Абиуси, Фабиан; Моньино Фернандес, Педро; Канциани, Стефано; Янссен, Марсель; Вейффельс, Рене Х.; Барбоза, Мария (01 января 2022 г.). «Миксотрофное культивирование Galdieria ulfuraria для производства C-фикоцианина и белка» . Водорослевые исследования . 61 : 102603. doi : 10.1016/j.algal.2021.102603 . hdl : 11250/2978302 . ISSN   2211-9264 .
  23. ^ Пейджелс, Фернандо; Гедес, А. Катарина; Амаро, Хелена М.; Киджоа, Анаке; Васконселос, Витор (01 мая 2019 г.). «Фикобилипротеины цианобактерий: химия и биотехнологические приложения» . Достижения биотехнологии . 37 (3): 422–443. doi : 10.1016/j.biotechadv.2019.02.010 . ISSN   0734-9750 .
  24. ^ Ван, Минси; Чжао, Хаоюй; Го, Цзяцай; Ян, Лулу; Чжан, Даоцзин; Бай, Вэньминь; Ли, Юаньгуан (01 октября 2021 г.). «Сравнение C-фикоцианина из экстремофильной Galdieria ulfuraria и Spirulina Platensis по стабильности и антиоксидантной способности» . Водорослевые исследования . 58 : 102391. doi : 10.1016/j.algal.2021.102391 . ISSN   2211-9264 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 40a1e734943e80f7cc7b37d7677927d9__1722534180
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/40/d9/40a1e734943e80f7cc7b37d7677927d9.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Galdieria sulphuraria - 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.)