Метанопирус
| Метанопирус | |
|---|---|
Научная классификация 
| |
| Домен: | Археи |
| Королевство: | Erycharchaet |
| Сорт: | Метанопири |
| Заказ: | Метанопиралы Huber and Stetter 2002 |
| Семья: | Methanopyraceae Huber and Stetter 2002 |
| Род: | Метанопирус Никогда и др. 1992 |
| Разновидность: | М. Кандлер
|
| Биномиальное название | |
| Метанопирус клавесина Никогда и др. 1992
| |
Метанопирус является родом метаногена , [ 1 ] С одним описанным видом, метанопирус Кандлери . Это гипертермофил в форме стержня , обнаруженный на стене черного курильщика из Калифорнийского залива на глубине 2000 м, при температуре 84–110 ° C. Штамм 116 был обнаружен в черной курильщике жидкости гидротермального поля Кайрея; Он может выжить и воспроизводить при 122 ° C. [ 2 ] M. Kandleri также требует высокой ионной концентрации (> 1 м ) для роста и клеточной активности. [ 3 ] Из -за высокой устойчивости вида и экстремальной среды М. Кандлери также классифицируется как экстремофил . [ 3 ] Он живет в богатой водородом окружающей среде , углекислого газа , и, как и другие метаногены, снижает последние до метана . Он находится среди Euryarchaeota , в своем собственном классе.
Микробиологические характеристики
[ редактировать ]Морфология
[ редактировать ]Methanopyrus kandleri в форме стержня представляет собой метаноген с приблизительной длиной 2–14 мкм и диаметром 0,5 мкм. [ 3 ] Клеточная мембрана M. kandleri уникальна, поскольку она состоит из терпеноидных , как полагают, является одним из самых примитивных липидов и предшественника фитанилдиниторов, обнаруженных в липидов, которые последующих археи. [ 3 ] Терпеноидные липиды представляют собой группу липидов, содержащих холестерин , хопеноиды , каротиноид , фитан и бисфитан . [ 4 ] Хотя терпеноиды являются основным компонентом мембраны у М. Кандлери , они являются скорее поддерживающей структурой в эукариоте и бактериях . [ 4 ] М. Кандлери подвижен по полярным жгутикам. [ 5 ]
Methanopyrus Kandleri имеет высокую концентрацию циклического 2,3-дифосфоглицерата. [ 3 ] Это соединение часто обнаруживается в гипертермофиле , помогая предотвратить денатурацию белка при высоких температурах. [ 6 ] Повышенная концентрация циклического 2,3-дифосфоглицерата защищает метаноген, помогая ему выжить в окружающей среде, которой не могли многие другие организмы. Помимо этого соединения, чтобы помочь защитить белки, М. Кандлери также имеет высокую концентрацию соли внутри своей мембраны. [ 3 ] Эта повышенная концентрация соли помогает при стабильности фермента и способствует активности ферментов при более высоких температурах. [ 7 ]
Метаболизм
[ редактировать ]В качестве метаногена М. Кандлери использует водород в качестве электронного источника и уменьшает углекислый газ из окружающей среды до метана, процесса, известного как метаногенез . [ 3 ] М. Кандлери - хемолитоаутотрофный, облигатный анаэрон и не использует кислород в качестве конечного акцептора электронов. [ 3 ] [ 7 ]
Среда обитания
[ редактировать ]Культуры М. Кандлери были выделены из различных подводных гидротермальных вентиляционных отверстий из мест в Калифорнийском заливе, центральном индийском хребте, Среднем Атлантическом хребте и Исландии. [ 5 ] Впервые этот вид был обнаружен на стене черного курильщика из Калифорнийского залива на глубине 2000 м, при температуре 84–110 ° C. М. Кандлери может выжить вплоть до температуры 122 ° C, хотя, как было определено, оптимальный рост составляет 98 ° C. [ 3 ] [ 2 ] Высокие внутренние концентрации ионных клеток (> 1 м) необходимы для роста и активности клеток. [ 5 ] Из -за конечности окружающей среды, в которой проживает М. Кандлери , предполагается, что дальнейшая филогенетическая изоляция произошла из -за исключительности ниши видов. [ 2 ]
Геномные свойства
[ редактировать ]Полный геном метанопируса Кандлери был секвенирован исследователями в Fidelity Systems. Было установлено, что это геном, богатый GC, содержащий 1 694 969 нуклеотидов , из которых около 62,1% представляют собой гуанин или цитозин . [ 3 ] Одиночная круговая хромосома обладает 1691 кодирующим белком генов и 39 генами РНК. [ 3 ] Виды также обладают большим количеством генов сирот, возможно, с помощью переноса вирусных генов. [ 8 ]
Будущие исследования
[ редактировать ]Methanopyrus kandleri также является единственным видом, который, как известно, имеет топоизомеразу V. Топоизомераза V позволяет M. kandleri выжить при таких высоких температурах и помогает расслабить как положительно, так и отрицательно суперкнурованную ДНК . [ 8 ] Топоизомераза V является уникальным ферментом, поскольку он обладает активностью восстановления топоизомеразы и ДНК, в частности, несколько сайтов репарации ДНК, которые могут действовать независимо друг от друга, даже если есть повреждение одного из сайтов на ДНК. [ 9 ] Хотя топоизомераза V полезно в этом случае, обнаружение других гипертермофилов, которые имеют топоизомеразу V, оказалось трудным. Отсутствие топоизомеразы V в других археонах заставило исследователей полагать, что происхождение фермента у M. Kandleri является результатом переноса вирусного гена, а необычное количество генов -сирот у этого вида свидетельствует о этой теории. [ 8 ] Кроме того, эволюционированные клеточные реакции в M. Kandleri из -за его экстремальной среды были еще одним предметом исследований, поскольку ученые стремятся применять устойчивые ферментативные процессы для промышленных целей. [ 5 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ См . Веб -страницу NCBI на Methanopyrus . Данные, извлеченные из «NCBI таксономия ресурсов» . Национальный центр информации о биотехнологии . Получено 2007-03-19 .
- ^ Jump up to: а беременный в Takai K, Nakamura K, Toki T, Tsunogai U, Miyazaki M, Miyazaki J, et al. (Август 2008 г.). «Пролиферация клеток при 122 градусах C и изотопно тяжелая выработка CH4 гипертермофильным метаногеном при выращивании высокого давления» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (31): 10949–54. BIBCODE : 2008PNAS..10510949T . doi : 10.1073/pnas.0712334105 . PMC 2490668 . PMID 18664583 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k Slesarev Ai, Mezhevaya KV, Makarova KS, Polushin NN, Shcherbinina OV, Shakhova VV, et al. (Апрель 2002 г.). «Полный геном гипертермофильной метанопирусы Kandleri AV19 и монофилия архаальных метаногенов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (7): 4644–9. Bibcode : 2002pnas ... 99.4644S . doi : 10.1073/pnas.032671499 . PMC 123701 . PMID 11930014 .
- ^ Jump up to: а беременный Накатани Й., Рибейро Н., Стрейфф С., Готх М., Поцци Г., Десаубри Л, Милон А (сентябрь 2014 г.). «Поиск самых« примитивных »мембран и их усилителей: обзор теории полипроенилфосфатов» . Происхождение жизни и эволюции биосферы . 44 (3): 197–208. Bibcode : 2014oleb ... 44..197n . doi : 10.1007/s11084-014-9365-6 . PMC 4669544 . PMID 25351682 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Орен, Аарон (2014), Розенберг, Юджин; Делонг, Эдвард Ф.; Лори, Стивен; Stackebrandt, Erko (Eds.), "Семейство Methanopyraceae" , Prokaryotes , Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, pp. 247–252, doi : 10.1007/978-3-642-38954-228 , ISBN 978-3-642-38953-5 Получено 2021-10-11
- ^ "InterPro" . www.ebi.ac.uk. Получено 2021-04-23 .
- ^ Jump up to: а беременный Breitung J, Börner G, Scholz S, Linder D, Stetter KO, Thauer RK (декабрь 1992 г.). «Зависимость от соли, кинетические свойства и каталитический механизм N-формалметанофурана: тетрагидрометаноптерин формалтрансфераза из экстремальной термофильной метанопирусы Кандлери » . Европейский журнал биохимии . 210 (3): 971–81. doi : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb17502.x . PMID 1483480 .
- ^ Jump up to: а беременный в Фортерр, Патрик (июнь 2006 г.). «ДНК -топоизомераза V: новая складка загадочного происхождения» . Тенденции в биотехнологии . 24 (6): 245–247. doi : 10.1016/j.tibtech.2006.04.006 . PMID 16650908 .
- ^ Раджан, Рахи; Остерман, Эми; Mondragón, Alfonso (2016-04-20). « Methanopyrus kandleri topoisomerase V содержит три различных активных участка AP -лиязы в дополнение к активному сайту топоизомеразы» . Исследование нуклеиновых кислот . 44 (7): 3464–3474. doi : 10.1093/nar/gkw122 . ISSN 0305-1048 . PMC 4838376 . PMID 26908655 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Schacherl M, Waltersperger S, Baumann U (декабрь 2013 г.). «Структурная характеристика рибонуклеазы H-подобного типа Superbamily Kinase Mk0840 от Methanopyrus kandleri» . Acta Crystallographica. Раздел D, биологическая кристаллография . 69 (Pt 12): 2440–50. doi : 10.1107/s0907444913022683 . PMID 24311585 .
- Su Aa, Tripp V, Randau L (июль 2013 г.). «Анализ RNA-Seq выявляет порядок событий обработки тРНК и созревание C/D-бокс и CRISPR RNAs в гипертермофиле Methanopyrus kandleri» . Исследование нуклеиновых кислот . 41 (12). Издательство Оксфордского университета : 6250–8. doi : 10.1093/nar/gkt317 . PMC 3695527 . PMID 23620296 .
- Курр М., Хубер Р., Кениг Х., Джаннаш 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. Bibcode : 1991Armic.156..239K . doi : 10.1007/bf00262992 . S2CID 20254769 .
- Хубер Р; Stetter KO (2001). «Семья I. Methanopyralceae Fam. Nov.». Полем В докторе Бун; RW Castenholz (Eds.). Руководство Берджи по систематической бактериологии Том 1: Археи и глубоко разветвленные и фототрофные бактерии (2 -е изд.). Нью -Йорк: Springer Verlag . п. 169 ISBN 978-0-387-98771-2 .