крючок (архея)

Археи , один из трех доменов жизни, представляют собой весьма разнообразную группу прокариот , включающую ряд экстремофилов. Один из этих экстремофилов дал начало новому очень сложному придатку, известному как хамус ( мн. ч .: хами ). еще многое предстоит открыть . В отличие от хорошо изученных прокариотических придатков пилей и фимбрий, в отношении архейных придатков, таких как хами, Придатки выполняют несколько функций клеток и часто участвуют в прикреплении, горизонтальном сопряжении и движении. Уникальный придаток был обнаружен одновременно с уникальным сообществом архей, которое их производит. Исследования структуры гами предполагают, что их основная функция способствует прикреплению и образованию биопленок . Это достигается за счет равномерно расположенных колючек, спиральной структуры и зазубренного конца. Эти придатки устойчивы к теплу и кислоте, что помогает клеткам жить в экстремальных условиях.

Архейный фон

В 1977 году археи, тогда известные как архебактерии, были впервые обнаружены, когда Карл Везе и Джордж Фокс опубликовали свои результаты в Трудах Национальной академии наук, заявив, что эти организмы имеют отдаленное родство с бактериями . Это произвело революцию в биологии, разделив ее на три области жизни, известные сегодня; Бактерии, эукарии и археи. Проверив соотношение биогенных изотопов , уникальных для разных видов метаболизма, ученые датировали архей возрастом 2500 миллионов лет. Поскольку в то время кислород был микроэлементом в атмосфере, считается, что метанотрофия анаэробов архей предшествовала бактериальной аэробной метанотрофии. При изучении филогенетических деревьев бактерии произошли от последнего универсального общего предка или LUCA , в то время как археи и эукарии считаются сестринскими линиями, поскольку у них есть последний общий предок, более поздний, чем LUCA.

Функция Хами

Археи, как и другие микроорганизмы, обладают множеством внеклеточных придатков, обеспечивающих важные функции, такие как подвижность, клеточная адгезия и перенос ДНК . В отличие от фимбрий и пилей, состав и функции которых хорошо определены среди видов бактерий, гами принадлежат к относительно новому классу нитевидных клеточных придатков, уникальному для архей. Клетки архей могут иметь до 100 гами, которые в основном состоят из субъединиц массой 120 кДа. Каждый гамус (множественное число hami) имеет спиральную форму со множеством крючкообразных выступов на дистальном конце, которые, как предполагается, способствуют прикреплению к поверхностям в окружающей среде или образованию биопленок.

Производители хами

SM1 Euryarchaeon принадлежит к типу Euryarchaeota.

Клетки архей, обладающие гами, по-видимому, растут только в относительно холодной водной среде при температуре около 10 градусов по Цельсию, что может указывать на определенную функцию, которая еще не определена. Одним из возможных объяснений этого наблюдения может быть родство архейных клеток SM1 euryarchaeon , обладающих хамином, с тиотриксом, типом сероокисляющей бактерии, обычно встречающейся в аналогичных условиях. Архейные клетки, несущие гамус, иногда образуют макроскопически видимые сообщества с Thiothrix или ε-протеобактериями IMB1, называемые «жемчужной ниткой». Thiothrix и ε-протеобактерии IMB1 представляют собой нитчатые бактерии, которые, по-видимому, образуют внешнюю оболочку жемчужины, а также нити, соединяющие эти жемчужины вместе. Похоже, что внутри жемчужин археи SM1-эвриархеоны . большую часть ядра составляют Исследования показали, что эвриархеи SM1 используют гамус для формирования биопленок. Формирование сообществ «жемчужной нити» предполагает взаимную зависимость обмена питательными веществами, хотя в целом эти уникальные взаимоотношения еще предстоит установить. Была обнаружена еще одна биопленка, производящая гами, которая отличалась от образования нитчатого жемчуга. Эта биопленка почти полностью состоит из архей SM1, что делает ее первой обнаруженной биопленкой такого типа, поскольку не было обнаружено никакой другой биопленки с почти чистым составом архей. Эта биопленка имеет высокоорганизованную структуру с исключительно постоянными расстояниями между клетками. Ученые предполагают, что хами ответственны не только за сильные связи, обнаруженные при формировании биопленки, но и за эту очень сложную и специфическую структуру. Возможно, что другие архейные клетки, обладающие гами, еще не обнаружены и не культивированы.

Особые способности Хами

Придатки архей служат различным целям и наделяют клетки архей множеством уникальных и важных способностей. Хами играют большую роль в клеточном прикреплении. Эти придатки позволяют клеткам прилипать друг к другу, а также к окружающей среде. Когда нити гами одной клетки вступают в контакт с соседней клеткой, гами способны переплетаться и образовывать паутинную структуру между клетками. Это помогает формировать и поддерживать биопленку. Хами также используются клетками в биопленках или индивидуально для прикрепления к внешним поверхностям окружающей среды. Доказано, что они прикрепляются к веществам различного химического состава, в том числе неорганической природы. Хами также способны вносить вклад в ЭПС клетки как часть основного белкового компонента ЭПС.

Одним из интересных аспектов этих хами является то, что их белок массой 120 кДа позволяет им оставаться стабильными в широком диапазоне температур. Один исследовательский эксперимент показал, что гами стабилен при 70 градусах C, и отметил, что это любопытное открытие, поскольку единственные известные в настоящее время клетки, продуцирующие гами, живут при 10 градусах C. Также было отмечено, что эти хами стабильны в значительном диапазоне pH 0,5-11,5. Археи известны как экстремофилы и живут в экстремальных условиях, но эта способность оставаться стабильными в широком диапазоне как pH, так и температуры делает хами очень уникальными структурами. Точно так же это дает возможность того, что архейные хами могут существовать в других, еще не открытых биопленках, за пределами температурного диапазона 10 градусов Цельсия и в различных диапазонах pH.