Пиролобус фумарии
| Пиролобус фумарии | |
|---|---|
 | |
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Сорт: | |
| Заказ: | |
| Семья: | |
| Род: | Пиролобус |
| Биномиальное имя | |
| Пиролобус фумарии Блёх, Рэйчел, Бургграф, Хафенбрадль, Яннаш и Стеттер, 1997 г. | |
Pyrolobus fumarii (лат. «огненная лопасть дымохода»). [1] ) — вид архей, известный тем, что живет и размножается при чрезвычайно высоких температурах, которые убивают большинство организмов. [1] [2] P. fumarii известен как гипертермофил облигатно- хемолитоавтотроф . Проще говоря, эта архея лучше всего растет при температуре от 80 до 115 °C. [3] [4] Он также использует предварительно сформированные молекулы в качестве источника энергии, а не свет, неорганические в качестве донора электронов, а CO 2 используется в качестве источника углерода. Впервые он был обнаружен в 1997 году в Черного курильщика гидротермальном жерле на Срединно-Атлантическом хребте , что установило верхний температурный порог существования известной жизни на уровне 113 ° C (235,4 ° F) с оптимальной температурой 106 ° C. [1] Этот вид «замерзает» или затвердевает и прекращает рост при температуре 90 ° C (194 ° F) и ниже. [3]
Метаболизм
[ редактировать ]Pyrolobus fumarii способны к клеточному росту и выживанию в диапазоне температур от 90 ° C до 113 ° C, при этом оптимальная температура для них составляет около 106 ° C. Известно лишь несколько видов, которые выживают при такой температуре. Для роста им требуется диапазон pH около 4–6,5, который относительно более кислый, чем нейтральный. [5] Для оптимального роста и выживания микроба к этому необходимо добавить 1–4% NaCl для поддержания правильной осмолярности клетки. Высокое давление не является проблемой для роста, поскольку метаболизм был установлен на уровне 25 000 кПа в течение 22 часов. [2] Важным отличием этой археи является то, что она не растет в средах, содержащих ацетат , пируват , глюкозу, крахмал и элементарную серу. Его единственным концевым акцептором электронов является нитрат NO3-. Нитрат не является наиболее желательным терминальным акцептором электронов из-за того, что он имеет гораздо меньший выход АТФ. Исследование показало, что P. fumarii обладает способностью к росту за счет восстановления тиосульфата, однако в присутствии NH4 Cl рост архей привел к пятикратному увеличению урожая [2]. У P. fumarii восстановление сукцинил-КоА , который используется в процессе выработки энергии в клетке, не зависит от НАД(p)H , а вместо этого требует восстановленного метилвиологена. Предполагается, что термостабильность P. fumarii обусловлена накоплением необычных органических растворов. Предполагается, что одно из этих растворенных веществ играет роль в ди-мио-инозитолфосфате (ДИП), поскольку оно связано с реакцией на тепловой стресс. [1] Некоторые исследования показали, что аналогичный вид архей P. Furiosus увеличился в 20 раз при изменении температуры с 95 ° C до 101 ° C в присутствии DIP. [4]
Структура
[ редактировать ]
P. fumarii Структура содержит S-слой , обычно встречающийся у нелабораторных прокариотических штаммов, который стимулирует пору с углублением посередине. Археи также содержат цитоплазматическую мембрану и периплазматическое пространство. Основными липидами ядра этого штамма являются нециклизованный глицерол-диалкил-глицерин-тетраэфир ( GDGT ) и следы 2,3-ди-о-фитанил-sn-глицерина ( диэфир ). Их описывают как кокки правильной неправильной формы, что означает, что они относительно круглые и сгруппированы по отдельности, а не связаны цепочками. [5] По форме P. fumarii имеет форму кокка , однако не имеет идеально круглой формы, а образует более лопастную форму с диаметром от 0,7 до 2,5 мкм. [6]
Приложение
[ редактировать ]Понимание способности P. fumarii противостоять высоким температурам и способности его генома быть термостабильным и термоустойчивым привело к множеству фармацевтических, сельскохозяйственных и промышленных применений. Продукты, в которых могут использоваться термостабильные микроорганизмы, включают ферменты для переработки сельскохозяйственной продукции, приложения для биоремедиации , ферменты для промышленных и потребительских товаров и даже фармацевтические применения, где необходим высокотермостабильный организм. [3] При работе с этой культурой рекомендуется работать при температуре ниже 85 °C, поскольку ниже этой температуры рост P. fumarii не происходит . [6] Важно помнить, что это предотвращает рост, но не убивает архей. Это понимание может быть включено в лабораторную практику при работе с этими видами.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Армстронг, Джозеф Э. (2014). Как Земля стала зеленой: краткая история растений за 3,8 миллиарда лет . Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-06980-7 . [ нужна страница ]
- ^ Jump up to: а б К.Майкл Хоган. 2010. Экстремофил . ред. Э.Моноссон и К.Кливленд. Энциклопедия Земли. Национальный совет по науке и окружающей среде, Вашингтон, округ Колумбия
- ^ Jump up to: а б с «Diversa объявляет о завершении секвенирования генома Pyrolobus fumarii; секвенирована генетическая информация для самого высокотемпературного организма в мире» (пресс-релиз). Корпорация Диверса. 25 сентября 2001 г. ПроКвест 447100182 .
- ^ Jump up to: а б Моханти, Ани; Шилпа; Мина, Сумер Сингх (2022). «Микробная адаптация к экстремальным температурам: обзор молекулярных механизмов для промышленного применения». Экстремозимы и их промышленное применение . стр. 115–139. дои : 10.1016/B978-0-323-90274-8.00009-5 . ISBN 978-0-323-90274-8 .
- ^ Jump up to: а б Андерсон, Иэн; Гёкер, Маркус; Нолан, Мэтт; Лукас, Сьюзен; Хэммон, Нэнси; Дешпанде, Света; Ченг, Ян-Фан; Тапиа, Роксана; Хан, Клифф; Гудвин, Линн; Питлак, Сэм; Хантеманн, Марсель; Лиолиос, Константинос; Иванова, Наталья; Пагани, Иоанна; Мавроматис, Константинос; Овчиникова Галина; Пати, Амрита; Чен, Эми; Паланиаппан, Кришна; Земля, Мириам; Хаузер, Лорен; Брамбилла, Эвелин-Мари; Хубер, Харальд; Ясавонг, Монтри; Роде, Манфред; Весна, Стефан; Абт, Бирте; Сикорский, Йоханнес; Вирт, Рейнхард; Деттер, Джон К.; Войке, Таня; Бристоу, Джеймс; Эйзен, Джонатан А.; Марковиц, Виктор; Гугенгольц, Филип; Кирпидес, Никос К.; Кленк, Ханс-Петер; Лапидус, Алла (июль 2011 г.). «Полная последовательность генома гипертермофильного хемолитоавтотрофного штамма типа Pyrolobus fumarii (1AT)» . Стандарты в геномных науках . 4 (3): 381–392. дои : 10.4056/sigs.2014648 . ПМК 3156397 . ПМИД 21886865 .
- ^ Jump up to: а б Блёхль, Элизабет; Рэйчел, Рейнхард; Бургграф, Зигфрид; Хафенбрадль, Дорис; Яннаш, Хольгер В.; Стеттер, Карл О. (1 февраля 1997 г.). «Pyrolobus fumarii, gen. и sp. nov., представляет собой новую группу архей, расширяющую верхний температурный предел жизни до 113°C» . Экстремофилы . 1 (1): 14–21. дои : 10.1007/s007920050010 . ISSN 1431-0651 . ПМИД 9680332 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Андерсон, Иэн; Гокер, Маркус; Нолан, Мэтт; Лукас, Сьюзен; и др. (2011). «Полная последовательность генома гипертермофильного хемолитоавтотрофного штамма типа Pyrolobus fumarii (1A Т )" . Стандарты в геномных науках . 4 (3): 381–392. doi : 10.4056/sigs.2014648 . PMC 3156397 . PMID 21886865 .
- Гонсалвес, Луис; Ламоса, Педро; Хубер, Роберт; Сантос, Хелена (20 февраля 2008 г.). «Ди-мио-инозитолфосфат и новые УДФ-сахара накапливаются у крайних гипертермофилов Pyrolobus fumarii». Экстремофилы . 12 (3): 383–389. дои : 10.1007/s00792-008-0143-0 . ПМИД 18286223 . S2CID 19787942 .