Wikipédia

Thermococcus

archaea nemzetség
Ez a közzétett változat, ellenőrizve: 2024. július 21.

A Thermococcus a Thermococcaceae családba tartozó extrém extremofil Archaea nem. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek.[1]
A nem tagjai mind archeák, és termofil-hipertermofil karakterisztikájúak.[2] Tipikusan szabálytalan gömb alakúak, és 0,6-2,0 μm átmérőjűek.[3] Néhány faja nem mozgékony, néhány pedig ostor használatával mozog, amely a mozgásuk fő forrása.[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13] Ezek az ostorok tipikusan a szervezet egy specifikus pólusán vannak. Ezt a mozgást már látták szobahőmérsékleten vagy magas hőmérsékleten, az adott organizmustól függően.[14] Néhány faja csoportosulhat és fehéresszürke plakkokat alkothat. Az összes faja 70-<100 °C között él,[15][16][17][18][19][20][21] vagy fekete füstölő (hidrotermális kürtő) jelenlétében, vagy édesvízi források jelenlétében,[22] 1-3% NaCl-koncentráció mellett. A nem tagjai obligát anaerobak, 5,6-7,9 pH között növekednek.[23] A nem tagjait megtalálták sok hidrotermális kürtő rendszerénél a világon, többek között a Japán-tengernél,[24] és Kalifornia partjainál.[25] Meglepő módon a só (NaCl) nem kötelező szubsztrátjuk,[26][27] mint az egyik vizsgálat kimutatta a Thermococcus fajok élnek friss melegvíz-rendszerekben Új-Zélandon, azonban a növekedésükhöz szükséges az alacsony lítiumion-koncentráció.[28] A nem tagjai heterotrófként, kemotrófként és organotróf szulfanogénként vannak leírva, elemi kén- és szénforrások (beleértve az aminosavakat, a szénhidrátokat és a szerves savakat, például a piruvátot) használatával.[29]

Thermococcus
Rendszertani besorolás
Domén: Archaea
Ország: Euryarchaeota
Törzs: Euryarchaeota
Osztály: Thermococci
Rend: Thermococcales
Család: Thermococcaceae
Nemzetség: Thermococcus
Szinonimák
  • Thermococcus Zillig 1983
Fajok
Hivatkozások
Wikifajok
Wikifajok

A Wikifajok tartalmaz Thermococcus témájú rendszertani információt.

Commons
Commons

A Wikimédia Commons tartalmaz Thermococcus témájú kategóriát.

Anyagcsere

szerkesztés

A glikolízisnek egy a prokariótáktól és az eukariótáktól eltérő formáját fejlesztette ki.[29][30] Egy példa egy anyagcsereutaikra a peptidanyagcseréjük, ami három lépésben megy végbe: első lépésben a peptidek hidrolízis útján aminosavakra bomlanak peptidázok által katalizálva, második lépésben az aminosavak amino-transzferázok által katalizálva ketosavakká alakulnak át, végül szén-dioxid szabadul fel oxidatív dekarboxilezéssel vagy a ketosavakból négy különböző enzim koenzim-a-származékokat állít elő, amelyeket más fontos anyagcsereutakon használnak. A nem tagjainak van RUBISZKO (ribulóz-1,5-bifoszfát-karboxiláz/oxigenáz) enzimjük, ami a Thermococcus kodakarensisben a nukleinsav-anyagcserében részt vevő enzimekből keletkezik.[31] Néhány tápanyag korlátozza sejtjeik növekedését. A sejtnövekedést a tápanyagok közül leginkább a fajok szén- és nitrogénforrása befolyásolja. Mivel nem metabolizálják az összes szükséges aminosavat, néhányat tartalmaznia kell a környezetüknek, amelyben ezek a szervezetek élnek. Néhány ilyen szükséges aminosav a leucin, izoleucin és valin (az elágazó láncú aminosavak). Az említett aminosavak metabolizálása során acetil-CoA vagy szukcinil-CoA termelődik, amelyek fontos prekurzorokként felhasználhatók más esszenciális anyagcsereutakon, a celluláris növekedési és légzési anyagcsereutakon. A mai technológiával viszonylag könnyen tenyészthetőek a laborokban,[32] emiatt az extremofilek fiziológiai és molekuláris útvonalainak tanulmányozásának modellszervezetei.[33][34] A Thermococcus kodakarensis egy példája egy Thermococcus modellszervezetnek, ami egy olyan mikroorganizmus, aminek a teljes genomját megvizsgálták és replikálták.[34][35]

Ökológia

szerkesztés

A nem fajai bárhol nőnek 60-80 °C között, nagy ökológiai előnyük, hogy az első élőlényekként kolonizálják az új hidrotermális környezeteket.[36][37][38] Néhány fajuk termel CO2-t, H2-t és H2S-t az anyagcseréjük és a légzésük során. Miután ezeket a molekulákat kibocsájtják, egyéb autotróf fajok felhasználják azokat, segítve a hidrotermális mikrobiális közösségek sokszínűségét. A kultúra ilyen típusú folyamatos gazdagítása kritikus szerepet játszik a mélytengeri hidrotermális források ökológiájában, ami arra utal, hogy a Thermococcus kölcsönhatásban van más élőlényekkel az anyagcseretermékek cseréjén keresztül, ami támogatja az autotrófok növekedését.[39] A nem tagjai H2-t bocsátanak ki hidrogenázok (beleértve a CO-függő hidrogenázokat) használatával, emiatt a víz-gáz eltolási reakció potenciális biokatalizátorai.[40]

Transzportációs mechanizmusok

szerkesztés

A nem tagjai képesek membránvezikulumokat (MV) termelni[41] ami a legkülső sejtmembránt képzi,[41][42] amely képes rögzíteni és szerezni plazmidokat a szomszédos archaea fajoktól a DNS-transzfer érdekében, a saját vagy a környező fajoktól. Az MV-k a sejtekből klaszterekben választódnak ki, nanogömböket vagy nanocsöveket alkotva, megőrizve a belső membránok folyamatosságát.

Egy tanulmány kimutatta, hogy a Thermococcus fajok számos MV-t termelnek szállítva a DNS-t, a metabolitokat, és néhány faj még toxinokat is, azonfelül az MV-k védik a tartalmukat a termodegradáció ellen, a makromolekulákat védett környezetbe szállítják. Az MV-k a vírusrésecskéket is befogják hogy megelőzzék a fertőzéseket. A makromolekulák szállítása mellett, az MV-t használják az egymással való kommunikációban is. Továbbá specifikus fajok (Thermococcus coalescens) használják az MV-t hogy indikálják az aggregációt, hogy ezek általában egysejtű mikroorganizmusok egy masszív sejté olvadjanak össze.

Beszámoltak róla hogy a Thermococcus kodakarensisneknek négy vírusszerű integrált gén elemeket tartalmazó szubtilizinszerű szerin-proteáz prekurzora van.[43] Eddig csak két vírust izolálták a nem tagjaiban: a PAVE1 és a TPV1. Ezek a vírusok a gazdasejtben hordozó állapotban léteznek. A Thermococcus kodakarensisban alaposan tanulmányozták a DNS-replikáció és elongáció folyamatát. A DNS-molekula egy kör alakú szerkezet ami körülbelül 2 millió bázispár hosszúságú, és több mint 2000 szekvenciából áll, amik proteineket kódolnak.

Jövőbeni technológia

szerkesztés

A Thermococcus TPA-S DNS-polimeráz enzim jóval hatékonyabb, hosszabb és gyorsabb PCR mint a Taq-polimeráz.[44] A Tk-SP egy másik T. kodakarensis enzim, mely képes degradálni az abnormális prionfehérjéket (PrPSc – a prionok hibásan feltekeredett fehérjék amik halálos betegségeket okozhatnak minden élőlényben).[45] A Tk-SP széles szubsztrátspecifitást mutat, és exponenciálisan degradálja a prionokat a labori környezetben. Az enzim nem igényel kalciumot vagy bármely más szubsztrátot, ezért a vizsgálatokban nagy potenciált mutat. További a Thermococcus onnurineus PSP (foszfoszerin-foszfatáz) enzimjével koordinált kiegészítő vizsgálatok végeztek, amiknek alapvető eleme a PSP-aktivitás szabályozása. Ez hasznos információ a gyógyszergyáraknak, mert az abnormális PSP-aktivitás a szerin szintjének jelentős csökkenéséhez vezet az idegrendszerben, ami neurológiai betegségeket és komplikációkat okoz. Egy tanulmány kimutatta, hogy a Thermococcus tagjai az aranybányászat hatásfokát 85-95%-kal növelhetik, a specifikus biolúgozási képességükkel.[46]

Források

szerkesztés
  1. ↑ See the NCBI webpage on Thermococcus. Data extracted from the NCBI taxonomy resources. National Center for Biotechnology Information. (Hozzáférés: 2015. július 19.)
  2. ↑ a b Amenabar, M. J., et al. (2013). "Archaeal diversity from hydrothermal systems of Deception Island, Antarctica." Polar Biology 36(3): 373-380.
  3. ↑ a b Francesco Canganella, W. J. J., Agata Gambacorta, and Garabed Antranikian (1998). "Thermococcus guaymasensis sp. nov. and Thermococcus aggregans sp. nov., two novel thermophilic archaea isolated from the Guaymas Basin hydrothermal vent site." International Journal of Systematic Bacteriology 48(1): 6.
  4. ↑ Schut, G. J., et al. (2013). "The modular respiratory complexes involved in hydrogen and sulfur metabolism by heterotrophic hyperthermophilic archaea and their evolutionary implications."Fems Microbiology Reviews 37(2): 182-203.
  5. ↑ Yuusuke Tokooji, T. S., Shinsuke Fujiwara, Tadayuki Imanaka and Haruyuki Atomi (2013). "Genetic Examination of Initial Amino Acid Oxidation and Glutamate Catabolism in the Hyperthermophilic Archaeon Thermococcus kodakarensis." Journal of Bacteriology: 10.
  6. ↑ Bezsudnova, E. Y., et al. (2012). "Structural insight into the molecular basis of polyextremophilicity of short-chain alcohol dehydrogenase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus sibiricus." Biochimie 94(12): 2628-2638.
  7. ↑ Cho, S. S., et al. (2012). "Characterization and PCR application of a new high-fidelity DNA polymerase from Thermococcus waiotapuensis." Enzyme and Microbial Technology 51(6-7): 334-341.
  8. ↑ Atomi, H., et al. (2013). "CoA biosynthesis in archaea." Biochemical Society Transactions 41: 427-431.
  9. ↑ Lee, J., et al. (2012). "Hydrogen production from C1 compounds by a novel marine hyperthermophilic archaeon Thermococcus onnurineus NA1." International Journal of Hydrogen Energy 37(15): 11113-11121.
  10. ↑ Aono, R., et al. (2012). "Enzymatic Characterization of AMP Phosphorylase and Ribose-1,5-Bisphosphate Isomerase Functioning in an Archaeal AMP Metabolic Pathway." Journal of Bacteriology 194(24): 6847-6855.
  11. ↑ Jaime Andres Rivas-Pardo, A. H.-M., Victor Castro-Fernandez, Francisco J. Fernandez, M. Cristina Vega, and Victoria Guixe (2013). "Crystal Structure, SAXS and Kinetic Mechanism of Hyperthermophilic ADP-Depended Glucokinase from Thermococcus litoralis Reveal a Conserved Mechanism for Catalysis " PLoS ONE: 12.
  12. ↑ Rogatykh, S. V., et al. (2013). "Evaluation of Quantitative and Qualitative Composition of Cultivated Acidophilic Microorganisms by Real-Time PCR and Clone Library Analysis." Microbiology 82(2): 210-214.
  13. ↑ Tae-Yang Jung, Y.-S. K., Byoung-Ha Oh, and Euijeon Woo (2012). "Identification of a novel ligand binding site in phosphoserine phosphatase from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus onnurineus." Wiley Periodicals: 11.
  14. ↑ Tagashira, K., et al. (2013). "Genetic studies on the virus-like regions in the genome of hyperthermophilic archaeon, Thermococcus kodakarensis." Extremophiles 17(1): 153-160.
  15. ↑ Gorlas, A. and C. Geslin (2013). "A simple procedure to determine the infectivity and host range of viruses infecting anaerobic and hyperthermophilic microorganisms." Extremophiles 17(2): 349-355.
  16. ↑ Krupovic, M., et al. (2013). "Insights into Dynamics of Mobile Genetic Elements in Hyperthermophilic Environments from Five New Thermococcus Plasmids." PLoS ONE 8(1).
  17. ↑ Adrian Hetzer, H. W. M., Ian R. McDonald, Christopher J. Daughney (2007). "Microbial life in Champagne Pool, a geothermal spring in Waiotapu, New Zealand." Extremophiles 11:10.
  18. ↑ Tomohiro Kato, X. L., Hiroyuki Asanuma (2012). "Model of Elongation of Short DNA Sequence by Thermophilic DNA Polymerase under Isothermal Conditions." Biochemistry 51: 8.
  19. ↑ Kim, B. K., et al. (2012). "Genome Sequence of an Oligohaline Hyperthermophilic Archaeon, Thermococcus zilligii AN1, Isolated from a Terrestrial Geothermal Freshwater Spring." Journal of Bacteriology 194(14): 3765-3766.
  20. ↑ Annmarie Neumer, H. W. J., Shimshon Belkin, and Karl O. Stetter (1990). "Thermococcus litoralis sp. nov.: A new species of extremely thermophilic marine archaebacteria." Arch Microbiology 153(1): 3.
  21. ↑ James F. Holden, K. T., Melanie Summit, Sheryl Bolton, Jamie Zyskowski, John A. Baross (2000). "Diversity among three novel groups of hyperthermophilic deep-sea Thermococcus species from three sites in the northeastern Pacific Ocean." FEMS Microbiology Ecology 36: 10.
  22. ↑ Elisabeth Antoine, J. G., J. R. Meunier, F. Lesongeur, G. Barbier (1995). "Isolation and Characterization of Extremely Thermophilic Archaebacteria Related to the Genus Thermococcus from Deep-Sea Hydrothermal Guaymas Basin." Current Microbiology 31: 7.
  23. ↑ Kazuo Tori, S. I., Shinichi Kiyonari, Saki Tahara, Yoshizumi Ishino (2013). "A Novel Single-Strand Specific 3'-5' Exonuclease Found in the Hyperthermophilic Archaeon, Pyrococcus furiosus." PLoS ONE 8: 9.
  24. ↑ Cui, Z. C., et al. (2012). "High level expression and characterization of a thermostable lysophospholipase from Thermococcus kodakarensis KOD1." Extremophiles 16(4): 619-625.
  25. ↑ Ryo Uehara, S.-i. T., Kazufumi Takano, Yuichi Koga, Shigenori Kanaya (2012). "Requirement of insertion sequence IS1 for thermal adaptation of Pro-Tk-subtilisin from hyperthermophilic archaeon." Extremophiles 16: 11.
  26. ↑ Cubonova, L., et al. (2012). "An Archaeal Histone Is Required for Transformation of Thermococcus kodakarensis." Journal of Bacteriology 194(24): 6864-6874.
  27. ↑ Anne Postec, F. L., Patricia Pignet, Bernard Ollivier, Joel Querellou, Anne Godfroy (2007). "Continuous enrichment cultures: insights into prokaryotic diversity and metabolic interactions in deep-sea vent chimneys." Extremophiles 11: 10.
  28. ↑ Jed O. Eberly, R. L. E. (2008). "Thermotolerant Hydrogenases: Biological Diversity, Properties, and Biotechnological Applications." Critical Reviews in Microbiology 34: 14.
  29. ↑ a b Ozawa, Y., et al. (2012). "Indolepyruvate ferredoxin oxidoreductase: An oxygen-sensitive iron-sulfur enzyme from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus profundus." Journal of Bioscience and Bioengineering 114(1): 23-27.
  30. ↑ Zhang, Y., et al. (2012). "Sulfur Metabolizing Microbes Dominate Microbial Communities in Andesite-Hosted Shallow-Sea Hydrothermal Systems." PLoS ONE 7(9).
  31. ↑ Davidova, I. A., et al. (2012). "Involvement of thermophilic archaea in the biocorrosion of oil pipelines." Environmental Microbiology 14(7): 1762-1771.
  32. ↑ Guy D. Duffaud, O. B. d. H., Andrew S. Peek, Anna-Louise Reysenbach, Robert M. Kelly (1998). "Isolation and Characterization of Thermococcus barossii, sp. nov., a Hyperthermophilic Archaeon Isolated from a Hydrothermal Vent Flange Formation." Systematic and Applied Microbiology 21: 10.
  33. ↑ Petrova, T., et al. (2012). "ATP-dependent DNA ligase from Thermococcus sp 1519 displays a new arrangement of the OB-fold domain." Acta Crystallographica Section F-Structural Biology and Crystallization Communications 68: 1440-1447.
  34. ↑ a b Amend, J. P. (2009). "A brief review of microbial geochemistry in the shallow-sea hydrothermal system of Vulcano Island (Italy)." Freiberg Online Geology 22: 7.
  35. ↑ Hughes, R. C., et al. (2012). "Inorganic pyrophosphatase crystals from Thermococcus thioreducens for X-ray and neutron diffraction." Acta Crystallographica Section F-Structural Biology and Crystallization Communications 68: 1482-1487.
  36. ↑ Itoh, T. (2003). "Taxonomy of Nonmethanogenic Hyperthermophilic and Related Thermophilic Archaea." Journal of Bioscience and Bioengineering 96(3): 10.
  37. ↑ Yao Zhang, Z. Z., Chen-Tung Arthur Chen, Kai Tang, Jianqiang Su, Nianzhi Jiao (2012). "Sulfur Metabolizing Microbes Dominate Microbial Communities in Andesite-Hosted Shallow-Sea Hydrothermal Systems." PLoS ONE 7(9): 11.
  38. ↑ Yumani Kuba, S. I., Takeshi Yamagami, Masahiro Tokuhara, Tamotsu Kanai, Ryosuke Fujikane, Hiromi Daiyasu, Haruyuki Atomi, Yoshizumi Ishino (2012). "Comparative analyses of the two proliferating cell nuclear antigens from the hyperthermophilic archaeon, Thermococcus kodakarensis." Genes to Cells 17: 15.
  39. ↑ Hakon Dahle, F. G., Marit Madsen, Nils-Kare Birkeland (2008). "Microbial community structure analysis of produced water from a high-temperature North Sea oil-field." Antonie van Leeuwenhoek 93: 13.
  40. ↑ Ppyun, H., et al. (2012). "Improved PCR performance using mutant Tpa-S DNA polymerases from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus pacificus." Journal of Biotechnology 164(2): 363-370.
  41. ↑ a b Marguet, E., et al. (2013). "Membrane vesicles, nanopods and/or nanotubes produced by hyperthermophilic archaea of the genus Thermococcus." Biochemical Society Transactions 41: 436-442.
  42. ↑ Gaudin, M., et al. (2013). "Hyperthermophilic archaea produce membrane vesicles that can transfer DNA." Environmental Microbiology Reports 5(1): 109-116.
  43. ↑ Li, Z., et al. (2013). "Thermococcus kodakarensis DNA replication." Biochemical Society Transactions 41: 332-338.
  44. ↑ Azumi Hirata, Y. H., Jun Okada, Akikazu Sakudo, Kazuyoshi Ikuta, Shigenori Kanaya, and Kazufumi Takano (2013). "Enzymatic activity of a subtilisin homolog, Tk-SP, from Thermococcus kodakarensis in detergents and its ability to degrade the abnormal prion protein " BMC Biotechnology 13: 7.
  45. ↑ Trofimov, A. A., et al. (2012). "Influence of intermolecular contacts on the structure of recombinant prolidase from Thermococcus sibiricus." Acta Crystallographica Section F-Structural Biology and Crystallization Communications 68: 1275-1278.
  46. ↑ Muhammad Nisar, N. R., Qamar Bashir, Qurra-tul-Ann Gardener, Muhammad Shafiq, and Muhammad Akhtar (2013). "TK 1299, a highly thermostable NAD(P)H oxidase from Thermococcus kodakaraensis exhibiting higher enzymatic activity with NADPH." Journal of Bioscience and Bioengineering 116(1): 5.

További információk

szerkesztés

Tudományos folyóiratok

szerkesztés

Tudományos adatbázisok

szerkesztés
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Thermococcus&oldid=27303642”