Jump to content

Галобактерия норисенсе

Галобактерия норисенсе
Научная классификация
Домен:
Тип:
Сорт:
Заказ:
Семья:
Род:
Разновидность:
Х. нориценсе

Фендрихан и др. 2006 г.

Halobacterium noricense галофильный палочковидный микроорганизм, который процветает в средах с уровнем соли, близким к насыщению. [ 1 ] Несмотря на значение названия, Halobacterium на самом деле является родом архей , а не бактерий . [ 1 ] H. noricense можно выделить из сред с высокой соленостью, таких как Мертвое море и Большое Соленое озеро в штате Юта. [ 1 ] Представители Halobacterium рода являются отличными модельными организмами для репликации и транскрипции ДНК благодаря стабильности их белков и полимераз при воздействии высоких температур. [ 2 ] Чтобы быть отнесенным к роду Halobacterium , микроорганизм должен иметь состав мембраны, состоящий из эфирно-связанных фосфоглицеридов и гликолипидов . [ 2 ]

Научная классификация

[ редактировать ]

Этот организм является представителем рода Halobacterium и его таксономическая классификация следующая: Archaea , Euryarchaeota , Euryarchaeota , Halobacteria , Halobacteriales , Halobacteriaceae , Halobacterium , Halobacterium noricense. [ 1 ] В настоящее время известно 19 родов галофильных архей и 57 известных видов рода Halobacterium . [ 2 ]

Родственники

[ редактировать ]
Типичная морфология Halobacterium видов

Три зарегистрированных штамма Halobacterium salinarium NRC-1, Halobacterium sp. DL1 и Halobacterium salinarium R1 сравнивали со штаммом Halobacterium noricense CBA1132. [ 3 ] Филогенетические деревья, основанные на типировании мультилокусных последовательностей (MLST) и средней идентичности нуклеотидов (ANI), показали, что штамм CBA1132 и штамм DL1 тесно связаны, тогда как штаммы NRC-1 и R1 тесно связаны. [ 3 ] Мультилокусное типирование последовательностей — это метод, который использует геномную информацию для установления эволюционных связей между бактериальными таксонами. [ 4 ] Средняя идентичность нуклеотидов — это генетический метод, используемый для сравнения сходства между нуклеотидами двух штаммов на основе кодирующих областей их геномов, который позволил ученым отойти от традиционных методов классификации прокариот, основанных на фенотипическом сходстве. [ 5 ] Определяющей характеристикой штаммов CBA1132 и DL1 является то, что они оба содержат высокое содержание GC в своих хромосомах, что обеспечивает стабильность в суровых условиях окружающей среды. [ 6 ] Другие близкие родственники H. noricense из рода Halobacterium включают Halobacterium denitrificans , Halobacterium halobium и Halobacterium volcanii. [ 2 ]

Морфология

[ редактировать ]

Известно, что Halobacterium noricense являются свободноживущими и обычно выглядят как красные или розовые колонии из-за присутствия в их мембранах каротиноидов и бактериоруберина. [ 3 ] [ 7 ] Каротиноиды обладают способностью поглощать свет с длиной волны 330-600 нм, что определяется методом световой спектроскопии. [ 2 ] колоний Типичная морфология округлая, диаметром 0,4 мм. [ 2 ] Под микроскопом их размер обычно составляет около 5 мкм, они кажутся грамотрицательными и имеют палочковидную форму. [ 2 ] H. noricense не содержит газовых пузырьков, которые присутствуют у их близкого родственника Halobacterium salinarium, которые часто появляются в виде плавающих культур . [ 2 ] Halobacterium noricense может иногда приобретать форму кокка при выращивании в жидком бульоне, а не на твердой среде. [ 2 ]

Открытие

[ редактировать ]

Этимология

[ редактировать ]

Halobacterium noricense названа в честь Норикума в Австрии, где находится соляное месторождение , в котором был изолирован организм. [ 2 ] Археон был открыт в 2004 году группой учёных под руководством Клаудии Грубер. [ 2 ] Группа выделила два штамма H. noricense, а также другие виды Halobacterium, включая H. salinarium. [ 2 ]

Источники

[ редактировать ]

Первые два штамма (А1 и А2) Halobacterium noricense были выделены из образцов, взятых из соляного месторождения в Австрии. [ 2 ] Залежи соли находились примерно на 400 метров ниже поверхности земли и, как полагают, образовались в пермский период . [ 2 ] Чтобы получить образцы, исследователи использовали уже существовавшую шахту для перемещения под поверхностью Земли. [ 2 ] Они использовали колонковое сверло для удаления цилиндрических участков солевого отложения, которые затем были взяты для секвенирования. [ 2 ] В месторождении сохранялся высокий уровень соли на протяжении примерно 250 миллионов лет из-за окружающей глины и известняка. [ 2 ] Эти условия не позволяют соли улетучиваться, что создает идеальную среду для галофильных архей. [ 2 ]

Halobacterium noricense выделяли на среде ATCC 2185 с 250,0 г NaCl, 20,0 г MgSO 4 ·7H 2 O, 2,0 г KCl, 3,0 г дрожжевого экстракта , 5,0 г триптона и других соединений, необходимых для роста изолята. [ 8 ] После инкубационного периода , продолжавшегося примерно 2 недели, появились красные круглые колонии. [ 2 ] Это характерная морфология колоний H. noricense. [ 2 ]

Условия роста

[ редактировать ]

Halobacterium noricense Известно, что является мезофилом , оптимальная температура роста которого составляет около 37 °C, инкубационный период составляет 18 дней. [ 2 ] Он хорошо себя чувствует в кислых условиях при pH 5,2-7,0. [ 2 ] Концентрация NaCl между 15-17% привела к самым высоким темпам роста в предыдущих исследованиях. [ 2 ] Было обнаружено, что Halobacterium могут выживать при высоких концентрациях металлов, поскольку они чрезвычайно галофильны. [ 3 ] Этого можно достичь за счет устойчивости к металлам, что указывает на то, что штамм H. noricense CBA1132 также может выжить при таких высоких концентрациях ионов металлов. [ 3 ]

Штаммы H. noricense A1 и A2 от Gruber et al. [ 2 ] имели сходство с родом Halobacterium на 97,1% по последовательностям 16S рДНК. [ 2 ] H. noricense Геном , штамм CBA1132, состоит из четырех контигов, содержащих 3 012 807 пар оснований, примерно 3 084 генно-кодирующих последовательностей и 2 536 генов. [ 3 ] [ 9 ] в нем Содержание GC составляет примерно 65,95%, а 687 генов в геноме H. noricense имеют неизвестные функции. [ 3 ] [ 9 ] Гены, связанные с метаболизмом и транспортом аминокислот, составляют самую большую группу известных генов. [ 9 ] Эта группа содержит 213 известных генов. [ 9 ] Род Halobacterium в настоящее время известен как монофилетический, поскольку его 16S рРНК имеет менее 80% сходства со своими ближайшими родственниками, метаногенами . [ 1 ]

Секвенирование

[ редактировать ]

По данным Объединенного института генома , еще один полный анализ генома видов Halobacterium (штамм DL1) был секвенирован с использованием 454 GS FLX, Illumina GAIIx. [ 10 ] Halobacterium noricense (штамм CBA1132) недавно был выделен из солнечной соли, а полный геномный анализ был проведен исследователями из Кореи в 2016 году. [ 3 ] [ 9 ] Исследователи извлекли ДНК с помощью тканевого набора QuickGene DNA, в котором используется мембрана с чрезвычайно мелкими порами для сбора ДНК и нуклеиновых кислот. [ 11 ] Они очистили ДНК, используя набор для очистки ДНК MG Genomic . [ 9 ] После извлечения и очистки стратегией секвенирования генома было полногеномное секвенирование методом системы PacBio RS II. [ 9 ] Наконец, геном был проанализирован и выполнен сервером Rapid Annotation using Subsystem Technology ( RAST ). [ 3 ]

Метаболизм

[ редактировать ]

По данным Грубера и др. , Halobacterium noricense не может ферментировать глюкозу, галактозу, сахарозу, ксилозу или мальтозу. [ 2 ] Он устойчив ко многим антибиотикам , включая ванкомицин и тетрациклин , но может быть уничтожен анизомицином . [ 2 ] Этот организм не вырабатывает ферменты желатиназу или амилазу , поэтому он не может расщеплять крахмал или желатин. [ 2 ] H. noricense является хемоорганотрофом и использует аэробное дыхание в большинстве сред, за исключением случаев воздействия L-аргинина или нитрата. В этих случаях он может действовать как факультативный анаэроб . [ 2 ] Он каталазоположителен, то есть способен расщеплять перекись водорода на воду и кислород. [ 2 ] Наиболее распространенным источником углерода, обнаруженным в гиперсоленой среде, является глицерин, вкладу зеленых водорослей Dunaliella благодаря в снижение окружающего осмотического давления. [ 12 ] H. noricense способен метаболизировать глицерин посредством фосфорилирования до глицерин-3-фосфата и, в конечном итоге, с образованием дигидроксиацетон-5-фосфата (DHAP). [ 12 ] ЯМР-спектроскопия , используемая для определения местоположения локальных магнитных полей вокруг атомных ядер, показала во время аэробного дыхания, что 90% пирувата , который превращается в ацетил-Ко-А под действием пируватсинтазы, входит в цикл лимонной кислоты , а остальные 10% превращаются в оксалоацетат под действием биотинкарбоксилаз. для последующего использования при расщеплении жирных кислот . [ 13 ]

Экология

[ редактировать ]

Метагеномный анализ был проведен на концентрированной биомассе последнего цветения Мертвого моря и сравнен с сотнями литров рассола (рН 6), показав, что цветение было менее разнообразным по сравнению с рассолом. [ 14 ] Мертвое море расположено на границе Израиля и реки Иордан , глубина которого составляет около 300 метров. [ 14 ] Мертвое море содержит 1,98 млн мг. 2+ , 1,54 М Na + , и 0,08М (1%) Br делая воды уникальными, а экосистему суровой. [ 14 ]

Пробы были собраны в Мертвом море в 1992 году на станции Эйн-Геди 310 во время сезона цветения. [ 14 ] Клетки центрифугировали и осадок красноватых клеток заключали в агарозные пробки. [ 14 ] ДНК экстрагировали из пробок и клонировали в вектор pCC1fos для создания двух фосмидных библиотек, содержащих ДНК бактериальных F-плазмид. [ 14 ]

Последовательности BAC -конца были выполнены в каждой библиотеке для дальнейшего анализа, последовательности были просканированы на предмет загрязнения векторами и удалены с помощью BLAST . [ 14 ] Длина чтения для библиотеки 1992 года составила 734 п.н. [ 14 ]

рРНК ПЦР 16S амплификация гена Была проведена , которая использовалась для построения дерева для расчета значений бутстрепа в общей сложности из 714 положений последовательности. [ 14 ] Хотя галофилы разнообразны, анализ показал, что большинство рРНК имели сходство с последовательностями в GenBank примерно на 93% . [ 14 ] H. noricense имел сходство на 95% при цветении 1992 года. [ 14 ] Когда образцы сравнивались с библиотекой фосформид, некоторые из них были более чем на 88% похожи на другие известные виды галофильных бактерий. [ 14 ] Это указывает на то, что эти галофилы специально адаптированы к экстремальной солености Мертвого моря. [ 14 ]

Есть также исследования в области астробиологии относительно возможности присутствия галобактерий на Марсе. [ 15 ] Как и в случае с Мертвым морем, любая вода, расположенная на поверхности Марса, будет представлять собой рассол с чрезвычайно высокой концентрацией соли. [ 15 ] Следовательно, микробная жизнь на Марсе потребует адаптации, аналогичной той, что существует у Halobacterium. [ 15 ]

Значение

[ редактировать ]

Halobacterium noricense имеет множество применений, которые могут принести пользу людям и промышленности, включая доставку лекарств, защиту от ультрафиолета и уникальную особенность бактериородопсина , позволяющую изолировать его вне окружающей среды. [ 16 ] H. noricense производит высокую концентрацию менахинонов (жирорастворимого витамина К2), которые можно использовать в качестве мицелл для доставки лекарств в определенные места в организме. [ 16 ] По мнению Нимпча К., присутствие менахинонов также может снизить риск развития злокачественного рака . [ 16 ] Также обнаружено, что ферментированные продукты имеют высокий уровень менахинонов из-за присутствия бактерий, особенно в сырах. [ 17 ] H. noricense требует высоких концентраций соли, и в настоящее время исследуются возможности улучшения процесса ферментации. [ 18 ] H. noricense также является каталазо-положительным, то есть он может расщеплять активные формы кислорода (АФК), такие как перекись водорода, на безвредные вещества, такие как вода. [ 18 ] Он не только вырабатывает ферменты для защиты от АФК, но и содержит пигмент бактериоруберин, который позволяет H. noricense переносить гамма- и УФ-излучение . [ 18 ] Дальнейшие исследования бактериоруберина могут привести к созданию биологически активных соединений с противораковыми свойствами. [ 18 ] Наконец, бактериородопсин (также защищает клетки от ультрафиолета), легкий протонный насос, позволил ученым применить его в электронике и оптике. Его механизм заключается в улавливании света и создании протонного градиента для производства химической энергии. Некоторые практические применения включают обнаружение движения, голографическое хранение и нанотехнологии . [ 19 ]

  1. ^ Jump up to: а б с д и Фендрихан С., Легат А., Пфаффенхюмер М., Грубер С., Вейдлер Г., Гербл Ф., Стэн-Лоттер Х. (август 2006 г.). «Чрезвычайно галофильные археи и проблема долгосрочного выживания микробов» . Обзоры в области науки об окружающей среде и биотехнологии . 5 (2–3): 203–218. дои : 10.1007/s11157-006-0007-y . ПМК   3188376 . ПМИД   21984879 .
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление Грубер С., Легат А., Пфаффенхюмер М., Радакс С., Вейдлер Г., Буссе Х.Дж., Стэн-Лоттер Х. (декабрь 2004 г.). «Halobacterium noricense sp. nov., архейный изолят из керна альпийского пермского месторождения соли, классификация Halobacterium sp. NRC-1 как штамма H. salinarum и исправленное описание H. salinarum». Экстремофилы . 8 (6): 431–9. дои : 10.1007/s00792-004-0403-6 . ПМИД   15290323 . S2CID   10773638 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Ки Лим, Сыль; Ким, Джун Ён; Сон Сон, Хе; Квон, Мин Сон; Ли, присоединяйся; Джун О, Янг; Нам, Ён-До; Со, Мён Джи; Ли, Дон Ги (9 мая 2016 г.). «Геномный анализ чрезвычайно галофильной археи Halobacterium noricense CBA1132, выделенной из солнечной соли, которая является важным материалом для ферментированных продуктов» . Журнал микробиологии и биотехнологии . 26 (8): 1375–1382. дои : 10.4014/jmb.1603.03010 . ПМИД   27160574 .
  4. ^ Мейден, MC; Янсен Ван Ренсбург, MJ; Брей, Дж. Э.; Эрл, СГ; Форд, ЮАР; Джолли, Калифорния; Маккарти, Северная Дакота (2013). «Возврат к MLST: погенный подход к бактериальной геномике» . Обзоры природы. Микробиология . 11 (10): 728–736. дои : 10.1038/nrmicro3093 . ПМЦ   3980634 . ПМИД   23979428 .
  5. ^ Чжан В., Пэнчэн Д., Хань З. и др. (2014)Сравнение последовательностей всего генома как метод улучшения определения видов бактерий. J. Gen. Appl. Микробиол., 60, 75–78.
  6. ^ Пфайффер Ф., Шустер С.С., Бройхер А., Фальб М., Палм П., Родевальд К. и др., Эволюция в лаборатории: геном штамма Halobacterium salinarum R1 по сравнению с геномом штамма R1 Halobacterium salinarum. штамм NRC-1, Геномика, 2008, 91(4):335-346.
  7. ^ Фендрихан, С.; Легат, А.; Пфаффенхюмер, М.; Грубер, К.; Вейдлер, Г.; Гербл, Ф.; Стэн-Лоттер, Х. (2006). «Чрезвычайно галофильные археи и проблема долгосрочного выживания микробов» . Обзоры по наукам об окружающей среде и биотехнологиям (онлайн) . 5 (2–3): 203–218. дои : 10.1007/s11157-006-0007-y . ПМК   3188376 . ПМИД   21984879 .
  8. ^ «Среда ATCC: среда 2185 Halobacterium NRC-1» . Американская коллекция типовых культур (ATCC) .
  9. ^ Jump up to: а б с д и ж г Лим С.К., Ким Дж.И., Сон Х.С., Квон М.С., Ли Дж., О Ю.Дж., Нам Ю.Д., Со М.Дж., Ли Д.Г., Чхве Дж.С., Юн С., Сон Э., Рахман М.А., Ро С.В., Чхве Х.Дж. (август 2016 г.). «Геномный анализ чрезвычайно галофильной археи Halobacterium noricense CBA1132, выделенной из солнечной соли, которая является важным материалом для ферментированных продуктов». Журнал микробиологии и биотехнологии . 26 (8): 1375–82. дои : 10.4014/jmb.1603.03010 . ПМИД   27160574 .
  10. ^ «ИМГ» . img.jgi.doe.gov . Проверено 11 апреля 2018 г.
  11. ^ «Вако-Хем» (PDF) .
  12. ^ Jump up to: а б Боровицка, Лесли Джойс; Кессли, Дэвид Стюарт; Браун, Остин Дункан (1 мая 1977 г.). «Соляные отношения Дуналиеллы». Архив микробиологии . 113 (1–2): 131–138. дои : 10.1007/BF00428592 . ISSN   0302-8933 . ПМИД   19000 . S2CID   39321260 .
  13. ^ Гош, М.; Сонават, Харипалсингх М. (1 ноября 1998 г.). «Цикл Кребса ТСА в Halobacterium salinarum, исследованный с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса 13C». Экстремофилы . 2 (4): 427–433. дои : 10.1007/s007920050088 . ISSN   1431-0651 . ПМИД   9827332 . S2CID   20868446 .
  14. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Бодакер, Идан; Шарон, Итай; Сузуки, Марселино Т; Файнгерш, Рой; Шмойш, Михаил; Андрейщева Екатерина; Согин, Митчелл Л; Розенберг, Мира; Магуайр, Майкл Э (24 декабря 2009 г.). «Сравнительная геномика сообществ Мертвого моря: все более экстремальная среда» . Журнал ISME . 4 (3): 399–407. дои : 10.1038/ismej.2009.141 . ISSN   1751-7362 . ПМИД   20033072 .
  15. ^ Jump up to: а б с Лэндис, Джеффри А. (2001). «Марсианская вода» . Астробиология . 1 (2): 161–164. дои : 10.1089/153110701753198927 . ПМИД   12467119 .
  16. ^ Jump up to: а б с Нимпч, Катарина; Рорманн, Сабина; Каакс, Рудольф; Линсейзен, Якоб (24 марта 2010 г.). «Потребление витамина К с пищей в связи с заболеваемостью раком и смертностью: результаты исследования Гейдельбергской когорты Европейского проспективного исследования рака и питания (EPIC-Heidelberg)» . Американский журнал клинического питания . 91 (5): 1348–1358. дои : 10.3945/ajcn.2009.28691 . ISSN   0002-9165 . ПМИД   20335553 .
  17. ^ Ходжо, К.; Ватанабэ, Р.; Мори, Т.; Такетомо, Н. (сентябрь 2007 г.). «Количественное измерение тетрагидроменахинона-9 в сыре, ферментированном пропионибактериями» . Журнал молочной науки . 90 (9): 4078–4083. дои : 10.3168/jds.2006-892 . ISSN   1525-3198 . ПМИД   17699024 .
  18. ^ Jump up to: а б с д Гонтиа-Мишра, Ин; Сапре, Свапнил; Тивари, Шарад (2017). «Разнообразие галофильных бактерий и актинобактерий Индии и их биотехнологическое применение» . Индийский журнал геоморских наук . 46 (8): 1575–1587. ISSN   0975-1033 .
  19. ^ Орен, Аарон (июль 2017 г.). «Промышленное и экологическое применение галофильных микроорганизмов». Экологические технологии . 31 (8–9): 825–834. дои : 10.1080/09593330903370026 . ПМИД   20662374 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d7b515051a8c80e5b36308289ef2c8b5__1702357440
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d7/b5/d7b515051a8c80e5b36308289ef2c8b5.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Halobacterium noricense - 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.)