Aciduliprofundum boonei - Aciduliprofundum boonei
| Aciduliprofundum boonei | |
|---|---|
 | |
| Transmisní elektronový mikrofotografie z A. boonei vezikuly z kultury (měřítko, 200 nm) | |
| Vědecká klasifikace | |
| Doména: | |
| Království: | |
| Kmen: | |
| Třída: | |
| Rod: | |
| Druh: | A. boonei |
| Binomické jméno | |
| Aciduliprofundum boonei (Reysenbach et al. 2006) | |
Aciduliprofundum boonei je povinná termoacidofilní archaea patřící k kmen Euryarchaeota. Izolováno od kyselého hydrotermálního otvoru prostředí, A. boonei je prvním kultivovaným představitelem a biogeochemicky významný clade termoacidofilní archy známé jako „Hlubinný hydrotermální ventilační systém Euryarchaeota 2 (DHVE2) ”.
Buněčná morfologie a fyziologie
A. boonei je povinná termoacidofil schopné růst v pH 3,3-5,8 s optimální zónou 4,2-4,8. Bylo prokázáno, že kultury rostou mezi 55-77 ° C, přičemž nejlepší růst probíhá při 70 ° C s 2,5-3,5% (hmotn./obj.) NaCl optimální.[1]
Morfologicky byl archeon popsán jako a pleiomorfní koky o průměru 0,6 - 1,0 μm, který je pohyblivý prostřednictvím singulárního, proximálně obaleného bičík. A. boonei buňky jsou obaleny a plazmatická membrána a jeden Vrah, který je strukturálně srovnatelný s Picrophilus oshimae. Navzdory společné víře, že S-vrstvy jsou kvazikrystalické, S-vrstva „“ A. boonei “ukazuje viditelnou plasticitu a je schopen se ohýbat do malých, vysoce zakřivených struktur připomínajících vezikuly.[2] Tyto sférické složky, které z buňky vycházejí, mohou oddělit malé množství cytoplazma a cestovat extracelulárně dokud se nespojí se sousedními buňkami. Další vizuální pozorování, skrz transmisní elektronová mikroskopie, z A. boonei popsali tyto váčky jako pučící z buňky v řetězcích. V jiných bakterie a archaea vezikuly, jako jsou tyto, se vyrábějí k odstranění špatně složené proteiny nebo toxiny ve stresových obdobích kyvadlová doprava mRNA, komunikace mezi buňkami a doručování faktory virulence. Biogeochemický význam energeticky náročného procesu pučícího v tom dosud nebyl identifikován druh.
Další chemické analýzy ukázaly jeho membránu lipidy jsou primárně složeny z glycerol dibifytanyl glycerol tetraethery s 0-4 cyklopentan prsteny. Tato biochemická struktura je pravděpodobně charakteristickým znakem acidofilní Crenarchaeota a Euryarchaeota a byly zjištěny v Ferroplasma a Termoplazma, které jsou nejblíže kultivovaný příbuzní A. boonei.
Životní prostředí a ekologie
Identifikace termoacidofilního archaeonu byla omezena na hlubinné hydrotermální průduchy, které obývají bentické prostředí. Konkrétněji, A. boonei se nachází ve vzorcích shromážděných z vodorovných přírub komínů, které vyčnívají z oceánského dna. Věří se, že vodivé chlazení a difúze tekutin koncových členů vytváří dokonalost mikroniche pro optimální přežití organismu v tak drsném prostředí. Tato prostředí jsou z hlediska života extrémně omezující a vyžadují jedinečný metabolismus a chování. Charakteristické jsou hydrotermální průduchy horký, kyslík omezený, toxický, a snížena, tedy omezení kolonizace na organismy, které jsou schopné přežít za tak drsných podmínek. V důsledku toho jsou organismy nalezené v tomto prostředí obvykle extremophiles jako termofily, acidofily, halofili, a barophiles / piezophiles.
Unikátní hydrotermální prostředí je bohaté na metabolity na bázi síry a železa, které využívá celá řada litotrofní organismy jako elektron dárci a akceptory. Výsledkem je, že místní prostředí umožňuje široké spektrum metabolických procesů, na kterých závisí tepelný a chemikálie přechody.
Metabolismus
Jako obligátní anaerobní, A. boonei vyžaduje omezující anoxický snížena výklenky k přežití. Těží z nepřetržitého zásobování anorganické akceptory elektronů jako živel síra, síran, a železitý žehlička. Podmínky, jako jsou tyto, se přirozeně tvoří ve větracím systému pomocí geofyzikální a geochemický procesy, které se vyskytují pod kůra a v rámci bentický tekutiny které zaplavují větrací otvory.
Archeon je prokázán jako povinný heterotrofní že primárně kvasí peptidy využít energii. Genomický studie odhalily přítomnost několika proteolytický a peptidolytické enzymy které se účastní peptidu metabolismus. Dodatečně, genom rekonstrukce odhalila úplnou, ale upravenou Cesta Embden-Meyerof-Parnas která působí v glukoneogenní směr.
Jako přísný chemoheterotroph, A. boonei vyžaduje neustálý přísun peptidů k provádění buněčných procesů. Studie založené na kultuře ukázaly, že archeon roste pouze na tryptikase peptonu, kaseinu a kvasinkovém extraktu. Růst těchto složitých organických látek odhalil produkci malých organických kyselin, jako jsou mravenčan a acetát. Získat potřebné exogenní peptidy, A. boonei bylo prokázáno, že má membránu zalitou peptidázy a arzenál permeaty které pomáhají degradovat extracelulární složky a následně doprava je do buňky k využití. Cytoplazma je navíc zaplavena peptidázami, které pokračují v metabolismu peptidů. Analýza genomu ukazuje, že archeon je auxotrofní pro mnoho aminokyseliny, o čemž svědčí neúplné biosyntetické dráhy v jeho rekonstruovaném genomu. Některé peptidy a aminokyseliny by tedy vstupovaly do buňky a používaly se pro energii, zatímco jiné budou začleněny do buněčného aparátu.
Na základě ekologických studií hluboké moře u hydrotermálních ventilačních systémů se předpokládá, že anoxický omezené prostředí, ve kterém A. boonei vzkvétá, jsou částečně formovány synergickými asociacemi organismus má s ostatními členy své hydrotermální ventilační komunity. Genomický studie ukázaly, že členové DHVE2 clade, který zahrnuje A. boonei, se vyskytují společně (prostorově) s jinými termoacidofilními archeami, které využívají různé uhlík a / nebo energie Zdroje.[3]
Genom
Problémy s fyzickou kultivací A. boonei vedlo k nepřebernému množství genomických výzkumů k pochopení organismu a dalších členů jeho kladu. Kvantitativní PCR byl použit k detekci archaálních sekvencí ve vzorcích hlubinných průduchů po celém světě.[4] Analýza 16S rRNA Gen umožňoval fylogenetickou rekonstrukci DHVE2 a dalších hluboce se rozvětvujících termofilních archae, které se často vyskytují v hydrotermálním prostředí. Fylogenetické stromy byly konstruovány tak, aby vizuálně demonstrovaly novost skupiny DHVE2 A. boonei.
A návrh genomu z A. boonei kmen T469 vyústil v 31 lešení v průměru přibližně 47kbp (kilobazary) o velikosti, s G + C% obsah 39%. Rekonstrukce dala dohromady mapu genů podílejících se na tvorbě bičíků a ukázala, že nová organizace organismu připomíná obě převládající architektury bičíkových genů v archaeách; fla1 a fla2. Nový třetí vzorec bičíkové organizace je poněkud hybridem fla1 a fla2 ale bez několika zásadních komponent. To naznačuje, že obojí reduktivní evoluce a horizontální přenos genů může hrát roli při získávání genů bičíků.
Objev a izolace
Archeon byl nejprve izolován ve vzorcích sulfidů shromážděných na potápěčských výpravách v Rozmetací centrum ve východní Lau, jako součást výzkumného projektu režírovaného Annou-Louis Reysenbachovou v roce 2006. I přes předchozí potíže s izolací členů ze třídy archaeí DHVE2 z těchto hydrotermálních ventilačních prostředí byla nakonec izolována na oceán média pod anaerobní a kyselé podmínky, které bránily růstu Termoplazmatický vulkán který často překonává A. boonei. Organismus byl později izolován ve vzorcích z East Pacific Rise a Středoatlantický hřeben.
Etymologie
Aciduliprofundum je odvozen z kyselé (latinský ), trochu kyselá; a profundum (Latinsky), hluboký, pro svou acidofilní povahu a bentický lokalizace, resp. Boonei (Latinsky), Boone, má na mysli Davida Boone, který významně přispěl ke studiu archaealu rozmanitost.
Viz také
Reference
- ^ Reysenbach AL, Liu Y, Banta A, Beveridge T, Kirshtein J, Schouten S, Tivey M, Von Damm K, Voytek M 2006. Všudypřítomný termoacidofilní archon z hlubinných hydrotermálních průduchů. Příroda. 442:444-447
- ^ Reysenbach AL, Flores G. 2008. Setkání s elektronovou mikroskopií s neobvyklými termoacidofily pomáhá přímé genomové analýze Aciduliprofundum boonei. Geobiol. „„ 6 ““: 331–336
- ^ Flores G, Wagner I, Liu Y, Reysenbach AL. 2012. Distribuce, hojnost a rozmanitost vzorů termoacidofilního „hlubinného hydrotermálního otvoru euryarchaeota 2“ Fron Microbiol. 3:1-17
- ^ Takai K, Horikosh K.. 1999. Genetická rozmanitost Archea v hlubinných hydrotermálních ventilačních prostředích. Genetika. 152:1285-1297