Fibrobacter succinogenes
| Fibrobakterier | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | |
| Provins: | |
| Klass: |
Fibrobakterier
|
| Beställa: |
Fibrobacterales
|
| Familj: |
Fibrobacteraceae
|
| Släkte: | |
| Arter: |
F. succinogenes
|
| Binomialt namn | |
|
Fibrobacter succinogenes (Hungate, 1950) Montgomery et al. 1988
|
|
| Underarter | |
|
|
| Synonymer | |
|
|
Fibrobacter succinogenes är en cellulolytisk bakterieart i släktet Fibrobacter . Det finns i våmmen hos nötkreatur. F. succinogenes är en gramnegativ, stavformad, obligat anaerob som är en stor bidragande orsak till cellulosarötning. Sedan upptäckten på 1950-talet har den studerats för sin roll i matsmältning av växtätare och cellulosajäsning, som kan användas i biobränsleproduktion.
Historia
Fibrobacter succinogenes isolerades 1954 av MP Bryant och RN Doetsch från bovin vom vid University of Maryland . De isolerade 8 olika stammar – S23, S61, S85, S111, S121, C2, M13 och M34, som alla tillhörde en art – Bacteroides succinogenes. Denna art skulle senare döpas om till Fibrobacter succinogenes. S85 skulle snart bli en modellstam för forskning, och den fortsätter att vara representativ för vildtypsarter.
Genom
Genomet för F. succinogenes är 3,84 megabaspar och förutspås bestå av 3085 öppna läsramar . Många av dessa gener kodar för kolhydratbindande molekyler, glykosidhydrolaser och andra enzymer. Trettioen gener identifieras som cellulaser . Genomet kodar också för ett antal proteiner som kan bryta ner sockerarter, men det saknar maskineriet att transportera och använda alla produkter utom de som kommer från cellulosa.
Relation till andra bakterier
Fylogenetiska studier baserade på RpoC- och Gyrase B-proteinsekvenser indikerar att Fibrobacter succinogenes är nära besläktad med arterna från phyla Bacteroidetes och Chlorobi . Fibrobacter succinogenes och arterna från dessa två andra phyla förgrenar sig också i samma position baserat på konserverade signaturindelar i ett antal viktiga proteiner. Slutligen och viktigast av allt, jämförande genomiska studier har identifierat två konserverade signaturindelar (en 5-7 aminosyrors insättning i RpoC-proteinet och en 13-16 aminosyrorsinsertion i serinhydroximetyltransferas ) och ett signaturprotein (PG00081) som delas unikt av Fibrobacter succinogenes och alla arter från Bacteroidetes och Chlorobi phyla. Alla dessa resultat ger övertygande bevis för att Fibrobacter succinogenes delade en gemensam förfader med Bacteroidetes och Chlorobi -arter exklusive alla andra bakterier, och dessa arter bör erkännas som en del av ett enda " FCB"-superfylum .
Ämnesomsättning
F. succinogenes använder en ortogonal lignocellulosametabolism vilket gör den till en effektiv nedbrytare av cellulosa. Denna unika metabolism skiljer sig från andra modeller av cellulosanedbrytare som Clostridium thermocellum och Trichoderma reesei som använder cellulosomer respektive cellulosautsöndringssystem. Cellvidhäftning till deras cellulosasubstrat föreslås spela en roll i effektiviteten, vilket kan förklara varför F. succinogenes är en så effektiv nedbrytare. Fibrobacter succinogenes bildar karakteristiska spår i kristallin cellulosa och lösgörs lätt från sitt substrat under provberedningen.
F. succinogenes huvudsakliga metaboliska maskineri finns i cellhöljet eller periplasmatiskt utrymme . Beroende på vilken typ av cellulosa som är tillgänglig, kommer denna bakterie att göra en annan uppsättning proteiner och enzymer som är nödvändiga för att bryta ned varje typ. Det har visat sig att nedbrytningsenzymerna kovalent binder till cellens yttre yta. Dessa enzymer har kolhydratbindande molekyler som förbättrar nedbrytningen genom att föra substrat närmare de aktiva platserna för nedbrytningsenzymer. F. succinogenes kan bryta ner många sockerarter, men bara så att den kan få bättre tillgång till cellulosa, den enda födokällan. När den odlas på cellulosa nedreglerar cellen andra ytsocker och proteiner, men uppreglerar ytlipider. Denna reglering av andra ytelement gynnar bildningen och användningen av cellulosanedbrytande enzymer. Betaglukaner är det valda substratet i vommen och produkterna efter rötning inkluderar formiat, acetat och succinat.
Inga aminosyror krävs för tillväxt, så NH4+ är den enda kvävekällan som är nödvändig för proteinproduktion. PO4---, NH4+, Mg++, Ca++, K+ och Na+ är alla viktiga för tillväxt. F. succinogenes kan använda glukos, men växer bäst på cellulosa i frånvaro av glukos.
Applikation på biobränslen
Biobränsleproduktion är för närvarande beroende av användning av råvaror som också kan användas för livsmedel. Alternativa råvaror finns tillgängliga, men dyra att använda. Cellulosa, hemi-cellulosa och lignocellulosa kan användas som alternativ. Att använda dessa källor för att tillverka biobränsle är en process i två steg – 1. försockring 2. jäsning . Försockring är en förbehandling som skapar livskraftiga sockerarter för jäsning och är flaskhalssteget på grund av att det är dyrt och energikrävande. Nuvarande råvaror, såsom majskorn, kan hoppa över detta steg eftersom de är höga i stärkelse och lätt kan fermenteras.
Eftersom Fibrobacter succinogenes är en effektiv försockare av cellulosa, har den potential att användas vid biologisk nedbrytning av cellulosa för produktion av biobränsle.
Se även
- Fssl, ett restriktionsenzym som finns i F. succinogenes
- Lista över metanogener i matsmältningskanalen hos idisslare
externa länkar
- Fibrobacter_succinogenes på NCBI taxonomy browser
- Typstam av Fibrobacter succinogenes vid Bac Dive – Bacterial Diversity Metadatabase