Hydrogenobacter thermophilus
| Hydrogenobacter thermophilus | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | |
| Provins: | |
| Klass: |
Aquificia
|
| Beställa: | |
| Familj: | |
| Släkte: | |
| Arter: |
H. thermophilus
|
| Binomialt namn | |
|
Hydrogenobacter thermophilus Kawasumi et al. 1984
|
|
Hydrogenobacter thermophilus är en extremt termofil , rak stav ( bacillus ) bakterie. TK-6 är typen av stam för denna art. Det är en gramnegativ , icke-rörlig, obligat kemolitoautotrof . Den tillhör en av de tidigaste förgrenade bakterieorden. H. thermophilus TK-6 lever i jord som innehåller varmvatten. Det var en av de första väteoxiderande bakterierna som beskrevs som ledde till upptäckten och efterföljande undersökning av många unika proteiner som är involverade i dess metabolism. Dess upptäckt stred mot tanken att inga obligatoriska väteoxiderande bakterier existerade, vilket ledde till en ny förståelse av denna fysiologiska grupp. Dessutom innehåller H. thermophilus en fettsyrasammansättning som inte har observerats tidigare.
Historia
Hydrogenobacter thermophilus TK-6 upptäcktes ursprungligen av Toshiyuki Kawasumi vid Institutionen för jordbrukskemi, University of Tokyo 1980. TK-6 hittades med fyra andra tidigare okända väteoxiderande bakterier. Bakterien isolerades från varmt vatten innehållande jordprover från gruvor på Izu-halvön, Japan. Kolonierna isolerades på ett medium tillverkat av 1,5 % Bacto- Agar och en specifik spårelementlösning bestående av MoO 3 , ZnSO 4 · H 2 O, CuSO 4 · 5H 2 O, H 3 BO 3 , MnSO 4 · H 2 O och CoCl2 · H2O . Före upptäckten av Hydrogenobacter thermophilus hade endast en extremt termofil, aerob och väteoxiderande bakterie beskrivits ( Bacillus schlegelii) . Dessutom H. thermophilus både morfologiska och fysiologiska skillnader som varierar från processer i B. schegelii , vilket tyder på att det finns flera sätt att vara livskraftig i olika miljöer. Fram till upptäckten av H. thermophilus trodde man att det inte fanns några obligatoriska kemolitotrofa väteoxiderande bakterier.
Karakterisering
Biologi
Hydrogenobacter thermophilus är en rak stav ( bacillus ) bakterie och en extrem termofil . Storleken är cirka ,3-,5 mikron i bredd och 2-3 mikron i längd. Gramfärgning gjordes med en Hucker-modifiering och reaktionen visade sig vara gramnegativ . Rörlighet och sporbildning testades med hängande cell-metoden respektive Dorner-metoden, och båda visade sig vara negativa. Den nya fettsyrakompositionen frigjordes genom en lösning innehållande nikotinamidadenindinukleotidfosfat . Kompositionen visade sig vara C18:0, C 20:1, 2 kol längre än någon komposition som setts tidigare. De optimala tillväxtförhållandena är: temperatur mellan 70 och 75 °C, sötvatten, pH runt 7,2. Livsmiljön är jord som innehåller varmt, färskt vatten (70-75 °C) från källorna på Izu-halvön, Japan .
Ämnesomsättning
Hydrogenobacter thermophilus är en obligatorisk kemolitoautotrof . H. thermophilus genomgår aerob andning eller anaerob andning via denitrifikation . Elektrondonatorn är den molekylära formen av väte, tiosulfat eller elementärt svavel . Kvävekällor är ammonium- och nitratsalter . Denna bakterie använder en speciell form av den reduktiva tricykliska syracykeln ( omvänd Krebs-cykel) för att fixera CO 2 . Olika metaboliska processer undersöktes på en 1,5% Bacto-Agar med olika organiska föreningar, inkuberad vid 50-70 grader C.
Fylogeni
16S rRNA- gensekvensering placerar familjen av H. thermophilus , Aquificaceae , i nära fylogenetisk relation till familjen Aquifex baserat på 88,5 % till 88,9 % sekvenslikhet. H. thermophilus nästa omedelbara grenpunkt är med arten Caldobacterium hydrogenopailum str. z-823 och de tidigare divergensgrenarna med Hydrogenobacter-stammar. Genomiska studier av 16S ribosomala RNA-genen i H. thermophilus tyder också på att de är en del av några av de tidigaste differentierande bakterieordningarna som kallas Aquificales . Som ett resultat av den tidiga förgreningspunkten i Aquificales genetiska historia, indikerar det att egenskaperna hos sista gemensamma förfader möjligen var termofila och fixerade kol kemoautotrofiskt; detta ger en viss riktning åt livets utveckling .
Genomik
sekvenserades hela genomet av Hydrogenobacter thermophilus TK-6 av Hiroyuki Arai et al. Sekvensering gjordes via hela genomet hagelgevär tillvägagångssätt genom Sanger- sekvenseringsmetoden och sattes ihop via Paracel Genome Assembler. Det visade sig bestå av 1 743 135 baspar arrangerade i en cirkulär kromosom med uppskattningsvis 1 864 proteinkodande gener och 22 pseudogener . Genomet visade sig innehålla en 16S - 23S - 5S rRNA- operon och 44 tRNA- kodande gener. GC -halten i genomet är 44%, vilket vid tidpunkten för upptäckten var det lägsta bland alla väteoxiderande bakterier. H. thermophilus innehåller fyra genkluster för membranbundna hydrogenaser. Det bör också noteras att H. thermophilus saknar de typiska PSP-generna ( fosfoserinfosfatas ) som är involverade i aminosyrametabolismen. Dessutom är det en obligatorisk kemolitoautotrof, så gener som vanligtvis används vid kolfixering var närvarande. Gener som kodar för proteiner involverade i RTCA (reduktiv tricyklisk syracykel) och glukoneogenes observerades. Sox - genklustret, sqr -genen och sorAB -generna noterades också och är involverade i svaveloxidationsproteinkomplexet, sulfid:kinonoxidoreduktas respektive sulfit:cytokrom c -oxidoreduktas. H. thermophilus innehåller också de nödvändiga generna för nitratreduktion och assimilering .
Proteomics
Hydrogenobacter thermophilus har flera unika proteiner som gör att den kan vara livskraftig i sin miljö. Cytokrom b och cytokrom c finns i alla stammar. H. thermophilus -stammar har också en mycket distinkt svavelinnehållande kinon , 2-metyltio-1,4-naftokinon. Detta är det första fallet av icke-Calvin-typ väg som används för att omvandla koldioxid till cellulära komponenter. Förutom det unika kinonet upptäcktes nya typer av fosfoserinfosfatas (PSP) och har analyserats genom preliminär kristallisation och röntgendiffraktion . Både iPSP1- och iPSP2-proteiner som finns i H. thermophilus använder metalljonoberoende vägar medan typiska PSP:er behöver Mg2+ för aktivitet och anses vara en del av den halosyradehalogenasliknande hydrolas-superfamiljen. iPSP1 är sammansatt av två PspA-subenheter, medan iPSP2 är en heterodimer och har både PspA- och PspB-subenheter. iPSP1 och iPSP2 observerades dela en stark bindningsaffinitet mot L-fosfoserin, vilket stöder dess aktivitet som PSP. Nya proteiner såsom citryl-CoA-syntetas (CCS) och ciitryl-CoA (CLL) används inom den reduktiva TCA-cykeln ( omvänd Krebs-cykel) . Dessa proteiner upptäcktes och karakteriserades genom aktivitetsrening, SDS-PAGE-analys och gelfiltreringskromatografi. Dessutom användes oligonukleotidsonder för att sekvensera och klona de relaterade generna. Klyvningen av citryl-CoA till acetyl-CoA och oxaloacetat sker i en tvåstegsprocess. För det första katalyserar citryl-coA-syntetas bildningen av citryl-CoA, som omedelbart spjälkas av citryl-CoA- lyas . Det observerades också att det finns en signifikant nivå av proteinsekvenshomologi mellan CCL-proteinet och den C-terminala regionen av ATP-citratlyas (ACL), ett enzym som vanligtvis används av den reduktiva TCA-cykeln.
Vidare läsning
- Ishii, Masaharu (augusti 2012). "Kristallisation och preliminär röntgendiffraktionsanalys av en ny typ av fosfoserinfosfatas från Hydrogenobacter thermophilus TK-6" . Acta Crystallographica sektion F . 68 (del 8): 911–913. doi : 10.1107/S1744309112025213 . PMC 3412771 . PMID 22869120 .