Метанокальдококк jannaschii

Метанокальдококк jannaschii
Научная классификация
Домен:	Архея
Королевство:	Эвриархеота
Тип:	Эвриархеота
Сорт:	Метанококки
Заказ:	Метанококки
Семья:	Метанокальдококковые
Род:	Метанокальдококк
Разновидность:	М. jannaschii
Биномиальное имя
	Метанокальдококк jannaschii ;
Синонимы
	Methanococcus jannaschii (Джонс, 1983) ;

Methanocaldococcus jannaschii (ранее Methanococcus jannaschii ) — термофильные метаногенные археи класса Methanococci . Это был первый археон и третий организм, полный геном которого секвенирован . ^{[ 1 ]} Секвенирование выявило множество генов, уникальных для архей. Многие пути синтеза метаногенных кофакторов были разработаны биохимически в этом организме. ^{[ 2 ]} как и несколько других метаболических путей, специфичных для архей.

История

Methanocaldococcus jannaschii был выделен из подводного гидротермального источника Океанографического института Вудс-Хоул . ^{[ 3 ]} Гидротермальный источник находился на Восточно-Тихоокеанском поднятии , на глубине 2600 м, недалеко от западного побережья Мексики. Материал с поверхности был собран в дымоходе « белого курильщика », что выявило признаки существования Methanocaldococcus jannaschii в этой экстремальной среде обитания с температурой от 48 до 46 °C. Как и многие виды экстремофилов , M. jannaschii обладают способностью адаптироваться к высоким температурам, высокому давлению и умеренной солености. ^{[ 4 ]}

Секвенирование

Methanocaldococcus jannaschii был секвенирован группой TIGR под руководством Крейга Вентера. ^{[ 5 ]} с использованием полногеномного секвенирования . M. jannaschii стал первым представителем архей, геном которого секвенирован. По словам Вентера, уникальные особенности генома убедительно доказывают существование трех областей жизни . ^{[ 5 ]} После секвенирования M. jannaschii с использованием полногеномного случайного секвенирования было определено несколько интересных характеристик. Метанокальдококк имеет большую кольцевую хромосому длиной 1,66 мегапар оснований с содержанием G+C 31,4%. У этого вида также есть большая круглая экстрахромосома и маленькая круглая экстрахромосома. ^{[ 6 ]}

Таксономия

Methanocaldoccus jannaschii является представителем рода Methanocaldococcus (ранее входившего в состав Methanococcus ) и поэтому иногда его называют метаногеном «класса I» (например, [1] ).

Биология и биохимия

Methanocaldococcus jannaschii является термофильным метаногеном , то есть он растет за счет образования метана в качестве побочного продукта метаболизма . Он способен расти только на углекислом газе и водороде в качестве основных источников энергии, в отличие от многих других метанококков (таких как Methanococcus maripaludis ), которые также могут использовать формиат в качестве основного источника энергии. ^{[ 3 ]} Геном включает множество гидрогеназ , таких как гидрогеназа 5,10-метенилтетрагидрометаноптерин , ^{[ 7 ]} ферредоксингидрогеназа гидрогеназа (eha) и кофермент F420 . ^{[ 8 ]}

Протеомные исследования показали, что M. jannaschii содержит большое количество интеинов : в одном исследовании было обнаружено 19. ^{[ 9 ]}

было разработано множество новых метаболических путей У M. jannaschii , включая пути синтеза многих метаногенных кофакторов, ^{[ 2 ]} рибофлавин , ^{[ 10 ]} и новые пути синтеза аминокислот. ^{[ нужна ссылка ]} В этом организме также были изучены многие пути обработки информации, такие как семейство ДНК-полимераз, специфичных для архей . ^{[ 11 ]} Информация об однопроходных трансмембранных белках M. jannaschii была собрана в базе данных Membranome . ^{[ нужна ссылка ]}

Актуальность и исследования

Из-за количества информации, полученной в результате секвенирования , появилось несколько исследовательских направлений. Одной из областей интересов являются гипертермофильные ферменты, которые Methanococcus jannaschii производит в надежде понять эволюцию ферментов или даже каталитические механизмы ферментов . Исследования в области мутагенеза были сосредоточены на том, чтобы выяснить, могут ли эти ферменты, которые обычно оптимальны при высоких температурах, быть столь же активными при низких температурах. ^{[ 12 ]} M. jannaschii является модельной системой для генетических исследований in vivo. ^{[ 13 ]} Поскольку M. jannaschii является экстремофилом, несколько астробиологических исследовательских проектов начали изучать бактерии, производящие метан. ^{[ 14 ]}

Ссылки

^ Кэрол Дж. Балт; Оуэн Уайт; Гэри Дж. Олсен; Лисинь Чжоу; Роберт Д. Флейшманн; Грейнджер Дж. Саттон; Джудит А. Блейк; Лиза М. Фитцджеральд; Ребекка А. Клейтон; Жаннин Д. Гокейн; Энтони Р. Керлаваж; Брайан А. Догерти; Жан-Франсуа Могила; Марк Д. Адамс; Клаудия И. Райх; Росс Овербик; Юэн Ф. Киркнесс; Кейт Г. Вайнсток; Джозеф М. Меррик; Анна Глодек; Джон Л. Скотт; Нил С.М. Геогхаген; Дженис Ф. Вайдман; Джойс Л. Фурманн; Дэйв Нгуен; Тереза Р. Аттербек; Дженни М. Келли; Джереми Д. Петерсон; Пол В. Садоу; Майкл С. Ханна; Мэтью Д. Коттон; Кевин М. Робертс; Маргарет А. Херст; Брайан П. Кейн; Марк Бородовский; Ханс-Петер Кленк; Клэр М. Фрейзер; Гамильтон О. Смит; Карл Р. Везе; Дж. Крейг Вентер (1996). «Полная последовательность генома метаногенного архея Methanococcus jannaschii ». Наука . 273 (5278): 1058–1073. Бибкод : 1996Sci...273.1058B . дои : 10.1126/science.273.5278.1058 . ПМИД 8688087 . S2CID 41481616 .
^ Jump up to: ^а ^б Роберт Х. Уайт (2001). «Биосинтез метаногенных кофакторов». Витамины и гормоны . 61 : 299–337. дои : 10.1016/s0083-6729(01)61010-0 . ISBN 978-0-12-709861-6 . ПМИД 11153270 .
^ Jump up to: ^а ^б У. Дж. Джонс; Дж. А. Ли; Ф. Майер; Ч.Р. Везе; Р. С. Вульф (1983). « Methanococcus jannaschii sp. nov., чрезвычайно термофильный метаноген из подводных гидротермальных источников». Архив микробиологии . 136 (4): 254–261. дои : 10.1007/BF00425213 . S2CID 33277659 .
^ Цока, София; Саймон, Дэвид; Узунис, Христос А. (2004). «Автоматическая метаболическая реконструкция Methanococcus jannaschii » . Архея . 1 (4): 223–229. дои : 10.1155/2004/324925 . ISSN 1472-3646 . ПМЦ 2685575 . ПМИД 15810431 .
^ Jump up to: ^а ^б Николас Уэйд (23 августа 1996 г.). «Глубокое море дает ключ к разгадке происхождения жизни» . Нью-Йорк Таймс .
^ Балт, Кэрол Дж.; Уайт, Оуэн; Олсен, Гэри Дж.; Чжоу, Лисинь; Флейшманн, Роберт Д.; Саттон, Грейнджер Г.; Блейк, Джудит А.; Фитцджеральд, Лиза М.; Клейтон, Ребекка А.; Гокейн, Жаннин Д.; Керлаваж, Энтони Р.; Догерти, Брайан А.; Могила, Жан-Франсуа; Адамс, Марк Д.; Райх, Клаудия И. (23 августа 1996 г.). «Полная последовательность генома метаногенного архея Methanococcus jannaschii» . Наука . 273 (5278): 1058–1073. дои : 10.1126/science.273.5278.1058 . ISSN 0036-8075 .
^ Эрика Дж. Лайон; Сейго Сима; Геррит Буурман; Шантану Чоудхури; Альфред Бачауэр; Клаус Штайнбах; Рудольф К. Тауэр (январь 2004 г.). «Инактивация УФ-А/синим светом «не содержащей металлов» гидрогеназы (Hmd) метаногенных архей» . Европейский журнал биохимии . 271 (1): 195–204. дои : 10.1046/j.1432-1033.2003.03920.x . ПМИД 14686932 .
^ Рудольф К. Тауэр; Анн-Кристин Кастер; Майке Генрих; Майкл Шик; Такеши Хиромото; Сейго Сима (2010). «Гидрогеназы метаногенных архей, никель, новый кофактор и хранилище H ₂ ». Ежегодный обзор биохимии . 79 : 507–536. doi : 10.1146/annurev.biochem.030508.152103 . ПМИД 20235826 .
^ Вэньхун Чжу; Клаудия И. Райх; Гэри Дж. Олсен; Кэрол С. Джометти; Джон Р. Йейтс III (2004). «Протеомика дробовика Methanococcus jannaschii и понимание метаногенеза». Журнал исследований протеома . 3 (3): 538–548. дои : 10.1021/pr034109s . ПМИД 15253435 .
^ Илька Хаазе; Симона Мёртль; Питер Кёлер; Адельберт Бахер; Маркус Фишер (2003). «Биосинтез рибофлавина у архей: 6,7-диметил-8-рибитиллумазинсинтаза Methanococcus jannaschii ». Европейский журнал биохимии . 270 (5): 1025–1032. дои : 10.1046/j.1432-1033.2003.03478.x . ПМИД 12603336 .
^ Ёшизуми Исино; Кайоко Комори; Исаак КО Канн; Ёсуке Кога (1998). «Новое семейство ДНК-полимераз, обнаруженное у архей» . Журнал бактериологии . 180 (8): 2232–2236. дои : 10.1128/JB.180.8.2232–2236.1998 . ПМЦ 107154 . ПМИД 9555910 .
^ Вьей, Клэр; Зейкус, Грегори Дж. (март 2001 г.). «Гипертермофильные ферменты: источники, использование и молекулярные механизмы термостабильности» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 65 (1): 1–43. дои : 10.1128/ммбр.65.1.1-43.2001 . ISSN 1092-2172 . ПМК 99017 . ПМИД 11238984 .
^ Тумбула, Дебра Л.; Уитмен, Уильям Б. (июль 1999 г.). «Генетика метанококка: возможности функциональной геномики архей» . Молекулярная микробиология . 33 (1): 1–7. дои : 10.1046/j.1365-2958.1999.01463.x . ISSN 0950-382X .
^ Маус, Дебора; Хайнц, Джейкоб; Ширмак, Янош; Айро, Алессандро; Кунавес, Сэмюэл П.; Вагнер, Дирк; Шульце-Макух, Дирк (08 января 2020 г.). «Метаногенные археи могут производить метан в аналогичных марсианских средах, вызванных распадом» . Научные отчеты . 10 (1): 6. дои : 10.1038/s41598-019-56267-4 . ISSN 2045-2322 . ПМК 6949245 . ПМИД 31913316 .

Дальнейшее чтение

Гао, Юнсян (ноябрь 2013 г.). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ MJ0458, аденилаткиназы из Methanocaldococcus jannaschii » . Acta Crystallographica Раздел F. 69 (11): 1272–1274. дои : 10.1107/S1744309113026638 . ПМК 3818051 . ПМИД 24192367 .
Ван, Ю; Сюй, Хуэйминь; Уайт, Роберт Х. (август 2014 г.). «Биосинтез бета-аланина у Methanocaldococcus jannaschii » . Американское общество микробиологии . 196 (15): 2869–2875. дои : 10.1128/JB.01784-14 . ПМЦ 4135672 . ПМИД 24891443 .
Аллен, Кайл Д.; Сюй, Хуэйминь; Уайт, Роберт Х. (сентябрь 2014 г.). «Идентификация уникальной радикальной S-аденозилметионинметилазы, вероятно, участвующей в биосинтезе метаноптерина у Methanocaldococcus jannaschii » . Журнал бактериологии . 196 (18): 3315–3323. дои : 10.1128/JB.01903-14 . ПМК 4135684 . ПМИД 25002541 .
Ли, Ын Хе; Ли, Китайик; Хван, Кван Ён (13 декабря 2013 г.). «Структурная характеристика и сравнение больших субъединиц изомеразы и гомоаконитазы IPM из Methanococcus jannaschii ». Acta Crystallographica Раздел D. 70 (4): 922–931. дои : 10.1107/S1399004713033762 . ПМИД 24699638 .
Джеффри М. Дик, Эверетт Л. Шок: Высвобождение энергии во время синтеза белка в ультраосновных подводных гидротермальных экосистемах . В: Журнал геофизических исследований AGU: Биогеонауки, том 126, выпуск 11, e2021JG006436. дои: 10.1029/2021JG006436 . Впервые опубликовано: 30 октября 2021 г. См. также: Новые возможности для жизни в странном темном мире на дне земного океана – и, возможно, в океанах на других планетах на SciTechDaily. 28 ноября 2021 г. Источник: Университет штата Аризона.

Внешние ссылки

[1] Кэрол Дж. Балт; Оуэн Уайт; Гэри Дж. Олсен; Лисинь Чжоу; Роберт Д. Флейшманн; Грейнджер Дж. Саттон; Джудит А. Блейк; Лиза М. Фитцджеральд; Ребекка А. Клейтон; Жаннин Д. Гокейн; Энтони Р. Керлаваж; Брайан А. Догерти; Жан-Франсуа Могила; Марк Д. Адамс; Клаудия И. Райх; Росс Овербик; Юэн Ф. Киркнесс; Кейт Г. Вайнсток; Джозеф М. Меррик; Анна Глодек; Джон Л. Скотт; Нил С.М. Геогхаген; Дженис Ф. Вайдман; Джойс Л. Фурманн; Дэйв Нгуен; Тереза Р. Аттербек; Дженни М. Келли; Джереми Д. Петерсон; Пол В. Садоу; Майкл С. Ханна; Мэтью Д. Коттон; Кевин М. Робертс; Маргарет А. Херст; Брайан П. Кейн; Марк Бородовский; Ханс-Петер Кленк; Клэр М. Фрейзер; Гамильтон О. Смит; Карл Р. Везе; Дж. Крейг Вентер (1996). «Полная последовательность генома метаногенного архея Methanococcus jannaschii ». Наука . 273 (5278): 1058–1073. Бибкод : 1996Sci...273.1058B . дои : 10.1126/science.273.5278.1058 . ПМИД 8688087 . S2CID 41481616 .

[White-2] Jump up to: ^а ^б Роберт Х. Уайт (2001). «Биосинтез метаногенных кофакторов». Витамины и гормоны . 61 : 299–337. дои : 10.1016/s0083-6729(01)61010-0 . ISBN 978-0-12-709861-6 . ПМИД 11153270 .

[Jones-3] Jump up to: ^а ^б У. Дж. Джонс; Дж. А. Ли; Ф. Майер; Ч.Р. Везе; Р. С. Вульф (1983). « Methanococcus jannaschii sp. nov., чрезвычайно термофильный метаноген из подводных гидротермальных источников». Архив микробиологии . 136 (4): 254–261. дои : 10.1007/BF00425213 . S2CID 33277659 .

[4] Цока, София; Саймон, Дэвид; Узунис, Христос А. (2004). «Автоматическая метаболическая реконструкция Methanococcus jannaschii » . Архея . 1 (4): 223–229. дои : 10.1155/2004/324925 . ISSN 1472-3646 . ПМЦ 2685575 . ПМИД 15810431 .

[Wade-5] Jump up to: ^а ^б Николас Уэйд (23 августа 1996 г.). «Глубокое море дает ключ к разгадке происхождения жизни» . Нью-Йорк Таймс .

[6] Балт, Кэрол Дж.; Уайт, Оуэн; Олсен, Гэри Дж.; Чжоу, Лисинь; Флейшманн, Роберт Д.; Саттон, Грейнджер Г.; Блейк, Джудит А.; Фитцджеральд, Лиза М.; Клейтон, Ребекка А.; Гокейн, Жаннин Д.; Керлаваж, Энтони Р.; Догерти, Брайан А.; Могила, Жан-Франсуа; Адамс, Марк Д.; Райх, Клаудия И. (23 августа 1996 г.). «Полная последовательность генома метаногенного архея Methanococcus jannaschii» . Наука . 273 (5278): 1058–1073. дои : 10.1126/science.273.5278.1058 . ISSN 0036-8075 .

[7] Эрика Дж. Лайон; Сейго Сима; Геррит Буурман; Шантану Чоудхури; Альфред Бачауэр; Клаус Штайнбах; Рудольф К. Тауэр (январь 2004 г.). «Инактивация УФ-А/синим светом «не содержащей металлов» гидрогеназы (Hmd) метаногенных архей» . Европейский журнал биохимии . 271 (1): 195–204. дои : 10.1046/j.1432-1033.2003.03920.x . ПМИД 14686932 .

[8] Рудольф К. Тауэр; Анн-Кристин Кастер; Майке Генрих; Майкл Шик; Такеши Хиромото; Сейго Сима (2010). «Гидрогеназы метаногенных архей, никель, новый кофактор и хранилище H ₂ ». Ежегодный обзор биохимии . 79 : 507–536. doi : 10.1146/annurev.biochem.030508.152103 . ПМИД 20235826 .

[9] Вэньхун Чжу; Клаудия И. Райх; Гэри Дж. Олсен; Кэрол С. Джометти; Джон Р. Йейтс III (2004). «Протеомика дробовика Methanococcus jannaschii и понимание метаногенеза». Журнал исследований протеома . 3 (3): 538–548. дои : 10.1021/pr034109s . ПМИД 15253435 .

[10] Илька Хаазе; Симона Мёртль; Питер Кёлер; Адельберт Бахер; Маркус Фишер (2003). «Биосинтез рибофлавина у архей: 6,7-диметил-8-рибитиллумазинсинтаза Methanococcus jannaschii ». Европейский журнал биохимии . 270 (5): 1025–1032. дои : 10.1046/j.1432-1033.2003.03478.x . ПМИД 12603336 .

[11] Ёшизуми Исино; Кайоко Комори; Исаак КО Канн; Ёсуке Кога (1998). «Новое семейство ДНК-полимераз, обнаруженное у архей» . Журнал бактериологии . 180 (8): 2232–2236. дои : 10.1128/JB.180.8.2232–2236.1998 . ПМЦ 107154 . ПМИД 9555910 .

[12] Вьей, Клэр; Зейкус, Грегори Дж. (март 2001 г.). «Гипертермофильные ферменты: источники, использование и молекулярные механизмы термостабильности» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 65 (1): 1–43. дои : 10.1128/ммбр.65.1.1-43.2001 . ISSN 1092-2172 . ПМК 99017 . ПМИД 11238984 .

[13] Тумбула, Дебра Л.; Уитмен, Уильям Б. (июль 1999 г.). «Генетика метанококка: возможности функциональной геномики архей» . Молекулярная микробиология . 33 (1): 1–7. дои : 10.1046/j.1365-2958.1999.01463.x . ISSN 0950-382X .

[14] Маус, Дебора; Хайнц, Джейкоб; Ширмак, Янош; Айро, Алессандро; Кунавес, Сэмюэл П.; Вагнер, Дирк; Шульце-Макух, Дирк (08 января 2020 г.). «Метаногенные археи могут производить метан в аналогичных марсианских средах, вызванных распадом» . Научные отчеты . 10 (1): 6. дои : 10.1038/s41598-019-56267-4 . ISSN 2045-2322 . ПМК 6949245 . ПМИД 31913316 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]