Неаполитанская термотога
| Неаполитанская термотога | |
|---|---|
Научная классификация 
| |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Термотогота |
| Сорт: | Термотоги |
| Заказ: | Термотогалес |
| Семья: | Термотоговые |
| Род: | Термотога |
| Разновидность: | Т. Неаполитана
|
| Биномиальное имя | |
| Неаполитанская термотога Хубер и др. , 1986 г.
| |
Thermotoga neapolitana — гипертермофильный организм, принадлежащий отряду Thermotogales . [ 1 ]
Открытие
[ редактировать ]Thermotoga neapolitana была обнаружена в 1985 году в Лукрино, Италия, в горячих источниках Шимшоном Белкиным , Карлом. О Вирсен и Хольгер В. Яннаш. [ 2 ]
Условия среды обитания и окружающей среды
[ редактировать ]Thermotoga neapolitana считается теплолюбивым растением с диапазоном пригодных для жизни температур 50–95 °C. Было обнаружено, что оптимальная температура составляет 77 ° C, что делает его почти гипертермофильным . [ 2 ] Есть также свидетельства того, что его можно найти в соленой среде из-за его способности процветать в умеренно галофильной среде. [ 3 ]
Физические свойства
[ редактировать ]Thermotoga neapolitana — палочковидная грамотрицательная бактерия. [ 4 ] Его отличает толстая периплазматическая клеточная стенка. [ 2 ] Обычно они имеют размер 0,2–5 мкм, но могут достигать размеров до 100 мкм. Он не образует спор - это, наряду с его палочковидной формой и грамотрицательными признаками, характерно для отряда Thermotogales. [ 2 ]
Термофильные адаптации
[ редактировать ]С использованием среды на основе гуаровой камеди β-маннаназа, β-маннозидаза , α-галактозидаза были очищены . Эти галактоманнаны позволяют организму переносить суровые условия окружающей среды (за счет стабилизации мембраны), например, высокие температуры. Эти ферменты помогают обеспечить простыми сахаридами организм . Полимеры, подобные тем, которые разлагаются T. neopolitana, часто используются растениями в качестве запасных полимеров. Это может указывать на то, что по мере того, как геотермальная среда, в которой обитает этот организм, изменилась и биоразнообразна, может измениться и метаболизм этого гипертермофила . [ 5 ]
Рост и метаболическая активность
[ редактировать ]Thermotoga neapolitana строго гетеротрофна по своим метаболическим потребностям. [ 2 ] Он также может факультативно восстанавливать элементарную серу до сероводорода . [ 2 ] В экспериментах по выращиванию было обнаружено, что он быстро размножается с помощью глюкозы и дрожжевого абстракта. Через 24 часа роста самые длинные палочки делятся на две палочки, скорее всего, в ответ на снижение уровня доступности глюкозы. [ 2 ] Глюкоза , сахароза , лактоза и крахмал способствуют росту, если используются в качестве единственного источника энергии. Низкий уровень роста наблюдался при воздействии только пептона или триптона . Thermotoga neapolitana не способна метаболизировать ацетат , лактат , формиат , пируват , пропионат , маннит , этанол , метанол , глицерин , глутамат или глицин . [ 2 ] хлорамфеникол , ванкомицин , стрептомицин Было обнаружено, что полностью ингибируют рост, хотя он был устойчив к рифампицину . [ 2 ] Рост можно обнаружить исключительно в диапазоне 0,25–6% NaCl , за пределами этого предела выживание невозможно. [ 3 ] Первоначально считалось, что он строго анаэробен , но может выжить и в микроаэрофильной среде. [ 6 ]
Использование серы
[ редактировать ]Thermotoga neapolitana может факультативно восстанавливать элементарную серу до сероводорода . Это позволяет повысить репродуктивную способность организма - до четырех раз при наличии элементарной серы. Этот процесс требует наличия пригодного для использования источника углерода . Серную кислоту и тиосульфат для восстановления использовать нельзя. Присутствие сульфида подавляет рост организма. В концентрации 10 мМ сульфид подавляет рост до 95%. [ 2 ]
Производство водорода
[ редактировать ]Thermotoga neapolitana перспективна как полезная бактерия благодаря производству водорода . Он способен производить более 25–30% водорода в пространстве, которое он занимает во время испытаний. Другой заметный газ, который он производит, - это углекислый газ , содержание которого составляет 12–15% от общего свободного пространства. [ 4 ] Несмотря на разные уровни производства водорода в разных условиях, соотношение газообразного водорода и углекислого газа составляет примерно 2:1. [ 6 ] Произведенный водород считается чрезвычайно чистым с уровнем угарного газа в свободном пространстве менее 50 частей на миллион. [ 6 ] Это может быть многообещающе с точки зрения биоинженерии, поскольку газообразный водород обычно рассматривается как возможная альтернатива сжиганию ископаемого топлива для потребления энергии. [ 6 ] Хотя первоначально считалось, что Thermotoga neapolitana является строго анаэробной, она более эффективна в своих катаболических путях , особенно в производстве водорода, когда имеется низкий уровень доступного кислорода (чуть выше 10% общего состава) по сравнению с бескислородной средой. [ 4 ]
Геномные свойства
[ редактировать ]Thermotoga neapolitana имеет базовый состав ДНК , состоящий из 41,3% гуанина + цитозина (и, следовательно, 58,7% аденина + тимина ). [ 2 ] С помощью гибридизации ДНК-ДНК было обнаружено, что T. neapolitana имеет 74% гомологию с Thermotoga thermarum . [ 3 ] T. neapolitana также тесно связана с Thermotoga maritima , которая также была обнаружена в геотермальной среде. [ 3 ] Ген ino1 присутствует у T. neapolitana . Большинство эукариот обладают этим геном, и иногда он экспрессируется с образованием редкого осмолита ди-мийо-инозитол-1,1'-фосфата (DIP). Это связано с гипертермическими тенденциями, поскольку защищает организм от высоких температур и солености. Осмолит может связывать T. neapolitana, а также других представителей Thermotoga с Archaeans и Aquiificales , единственными другими группами, в которых он обнаружен. [ 7 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Яннаш, Хольгер В.; Хубер, Роберт; Белкин, Шимсон; Стеттер, Чарльз О. (1988). «Thermotoga neapolitana sp. nov. чрезвычайно термофильного эубактериального рода Thermotoga» Архив микробиологии . 150 (1): 103–104. дои : 10.1007/BF00409725 . ISSN 0302-8933 . S2CID 22417048 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Белкин, Шимшон (1986). «Новая, снижающая содержание серы, чрезвычайно термофильная эубактерия из подводного теплового источника» . Прикладная и экологическая микробиология . 51 (6): 1180–85. дои : 10.1128/АЕМ.51.6.1180-1185.1986 . ПМК 239042 . ПМИД 16347075 .
- ^ Jump up to: а б с д Виндбергер, Эльке (1989). «Thermotoga Thermarum Sp. Nov. и Thermotoga Neapolitana, встречающиеся в африканских континентальных сольфатарических источниках». Архив микробиологии . 151 (6): 506–12. дои : 10.1007/bf00454866 . S2CID 39383594 .
- ^ Jump up to: а б с Отегем, Суэллен А. Ван (2002). «Производство водорода термофильной бактерией Thermotoga Neapolitana». Прикладная биохимия и биотехнология . 98–100 (1–9): 177–89. дои : 10.1385/абаб:98-100:1-9:177 . ПМИД 12018246 . S2CID 189906051 .
- ^ Маккатчен, Кэрол М. (1997). «Очистка и характеристика чрезвычайно термостабильных B-маннаназы, B-маннозидазы и A-галактозидазы из гипертермофильной эубактерии Thermotoga Neapolitana». Прикладная и экологическая микробиология . 63 : 332–39.
- ^ Jump up to: а б с д Отегхем, Суэллен А. Ван (2004). «Производство H 2 и использование углерода Thermotoga Neapolitana в анаэробных и микроаэробных условиях роста» . Биотехнологические письма . 26 (15): 1223–232. дои : 10.1023/b:bile.0000036602.75427.88 . ПМИД 15289678 . S2CID 1575841 .
- ^ Несбо, CL (2001). «Филогенетический анализ двух «архейных» генов у Thermotoga Maritima выявил множественную передачу между архей и бактериями» . Молекулярная биология и эволюция . 18 (3): 362–75. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003812 . ПМИД 11230537 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Варгас М; Нолл К.М. (январь 1996 г.). «Катаболитная репрессия у гипертермофильной бактерии Thermotoga neapolitana не зависит от цАМФ» . Микробиология . 142 (1): 139–44. дои : 10.1099/13500872-142-1-139 . ПМИД 8581160 .
- Старый С; Кришнамурти Х; Хён ХХ; Савченко А; Ян Х; Зейкус Ю.Г. (июнь 2003 г.). «Аденилаткиназа Thermotoga neapolitana очень активна при 30 градусах Цельсия» . Биохимический журнал . 372 (Часть 2): 577–85. дои : 10.1042/BJ20021377 . ПМЦ 1223421 . ПМИД 12625835 .
- Ван Отегем С.А.; Джонс А; Ван Дер Лели Д; Донг Б; Махаджан Д. (август 2004 г.). «Производство H (2) и использование углерода Thermotoga neapolitana в анаэробных и микроаэробных условиях роста» . Биотехнологические письма . 26 (15): 1223–32. дои : 10.1023/B:BILE.0000036602.75427.88 . ПМИД 15289678 . S2CID 1575841 .
- Эриксен, Нильс Т. и др. «Синтез H2 из пентоз и биомассы у Thermotoga spp.» Письма о биотехнологии 33.2 (2011): 293–300.
- Ван Утегем, Суэллен А., Стивен К. Бир и Пол С. Юэ. «Производство водорода термофильной бактерией Thermotoga neapolitana». Биотехнология топлива и химикатов. Humana Press, 2002. 177–189.
