Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Haloferax volcanii
Haloferax volcanii.png
Haloferax volcanii, выращенный в лабораторных условиях и полученный с помощью фазово-контрастного микроскопа
Научная классификация
Домен:
Архей
Королевство:
Euryarchaeota
Тип:
Euryarchaeota
Учебный класс:
Галобактерии
Заказ:
Галобактерии
Семья:
Галобактерии
Род:
Галоферакс
Разновидность:
H. volcanii
Биномиальное имя
Haloferax volcanii
(Муллаханбхай и Ларсен, 1975 г.) Торребланка и др., 1986 г.

Haloferax volcanii является вид организма к роду Haloferax в Archaea .

Описание и значение [ править ]

Микробиолог Бенджамин Элазари Вулкани впервые обнаружил Haloferax volcanii , одноименного экстремофила, в 1930-х годах. H. volcanii - это галофильный мезофильный архей, который может быть изолирован от гиперсоленой среды, такой как Мертвое море, Большое Соленое озеро и океанические среды с высоким содержанием хлорида натрия. Haloferax volcanii примечателен тем, что его можно культивировать без особого труда, что является редкостью для экстремофилов. H. volcanii является хемоорганотрофом, метаболизируя сахара в качестве источника углерода. [1] Он в первую очередь аэробный, но способен к анаэробному дыханию в бескислородных условиях. [2] Недавно изолят этого вида был изучен исследователями Калифорнийского университета в Беркли в рамках проекта по выживанию галоархей на Марсе.

Структура генома [ править ]

Геном H. volcanii состоит из большой (4 Mb ) многокопийной хромосомы и нескольких мегаплазмид. Полный геном DS2 H. volcanii состоит примерно из 4130 генов. [3]

Геном был полностью секвенирован, и в 2010 году была опубликована статья, в которой он обсуждается. [4] Молекулярная биология H. volcanii интенсивно изучалась в течение последнего десятилетия, чтобы узнать больше о репликации ДНК, репарации ДНК и синтезе РНК. Белки архей, используемые в этих процессах, чрезвычайно похожи на белки эукариот и поэтому изучаются в первую очередь как модельная система для этих организмов. H. volcanii подвергается обильному горизонтальному переносу генов посредством механизма «спаривания» - слияния клеток.

Строение клетки и метаболизм [ править ]

Размножение H. volcanii происходит бесполым путем делением на две части. Эта практика аналогична практике других архей и, действительно, бактерий.

Клетки H. volcanii не имеют клеточной стенки и, как и многие археи, поэтому используют свой внешний S-слой для структуры. Отдельные археи H. volcanii могут иметь диаметр от 1 до 3 микрометров. [5] Их, как правило, можно узнать по их «хрустящей» форме, но они несколько плейоморфны, поэтому их можно увидеть и в других формах, включая кокковидные.

Haloferax volcanii выращивают в лабораторных условиях и получают изображения с помощью фазово-контрастного микроскопа. Клетки помещали на подушку из агара.

Мембраны этого организма состоят из типичных мембранных липидов, связанных эфиром, которые встречаются только у архей, и также содержат большое количество каротиноидов, включая ликопин, что придает им характерный красный цвет.

H. volcanii использует соль в методе для поддержания осмостаза, а не типичный метод совместимости растворенных веществ, наблюдаемый у бактерий. Этот метод включает в себя поддержание высокого уровня ионов калия в клетке, чтобы уравновесить ионы натрия снаружи. По этой причине H. volcanii имеет сложную систему ионной регуляции и является хемоавтотрофом.

H. volcanii оптимально растет при 42 ° C в 1,5–2,5 М NaCl и сложной питательной среде. Он по-прежнему будет расти при 37 ° C, но по-прежнему требует концентрированного NaCl и сложной среды. [3]

Благодаря соли в методе цитоплазматические белки структурируются так, чтобы сворачиваться в присутствии высоких концентраций ионов. Как таковые, они обычно имеют большое количество заряженных остатков на внешней части белка и очень гидрофобные остатки, образующие ядро. Эта структура значительно увеличивает их стабильность в физиологическом растворе и даже в высокотемпературных средах, но имеет некоторую потерю процессивности по сравнению с бактериальными гомологами.

H. volcanii дышит как единственный источник АТФ, в отличие от некоторых других halobateriacae, таких как Halobacterium salinarum, они неспособны к фотофосфорилированию, поскольку в них отсутствует необходимый бактериородопсин .

Экология [ править ]

Изоляты H. volcanii обычно встречаются в водной среде с высокой соленостью, такой как Мертвое море. Их точная роль в экосистеме неизвестна, но углеводы, содержащиеся в этих организмах, потенциально служат многим практическим целям. Благодаря своей способности поддерживать гомеостаз, несмотря на наличие соли вокруг них, H. volcanii может сыграть важную роль в развитии биотехнологии. Поскольку вполне вероятно, что H. volcanii и аналогичные виды относятся к числу самых ранних живых организмов, они также предоставляют информацию, относящуюся к генетике и эволюции. [6]

Мертвое море [ править ]

Мертвое море содержит очень высокую концентрацию солей натрия, магния, кальция и. Такое сочетание делает море идеальной средой для экстремофилов, таких как H.volcanii. [7] Мертвое море имеет разнообразное сообщество микроорганизмов, хотя полевые испытания, проведенные Капланом и Фридманом, показали, что H.volcanii имел самое большое численное присутствие в сообществе. [8] Летом обычно можно найти большее количество галофилов, так как Мертвое море намного теплее, в среднем около 37 градусов по Цельсию, и, следовательно, больше способствует бактериальному цветению. [9] К сожалению, Мертвое море становится менее гостеприимным для экстремофилов, таких как H. volcanii.из-за увеличения солености, что объясняется как природными факторами, так и деятельностью человека. Поскольку Haloferax volcanii является преобладающей средой обитания , изменение солености подвергает этот вид опасности.

Повреждение и восстановление ДНК [ править ]

У прокариот геном ДНК организован в динамическую структуру, нуклеоид, который встроен в цитоплазму. Воздействие на Haloferax volcanii стрессов, повреждающих ДНК, вызывает уплотнение и реорганизацию нуклеоида. [10] Уплотнение зависит от белкового комплекса Mre11-Rad50, который используется в гомологичной рекомбинационной репарации двухцепочечных разрывов ДНК. Delmas et al. [10] предположили, что уплотнение нуклеоидов является частью реакции на повреждение ДНК, которая ускоряет восстановление клеток, помогая белкам репарации ДНК определять местонахождение мишеней и облегчая поиск интактных последовательностей ДНК во время гомологичной рекомбинации.

Генетический обмен [ править ]

Клетки H. volcanii могут подвергаться парному процессу генетического обмена, который включает слияние клеток, в результате чего получается гетеродиплоидная клетка (содержащая две разные хромосомы в одной клетке). [11] Клетки родственного вида, Haloferax mediterranei , аналогичным образом могут подвергаться генетическому обмену друг с другом. H. volcanii имеет среднюю идентичность нуклеотидной последовательности с H. mediterranei, составляющую 86,6%. С меньшей частотой клетки этих двух видов могут также взаимодействовать, чтобы подвергнуться генетическому обмену. [11] Во время этого процесса образуется диплоидная клетка, которая содержит полный генетический репертуар обеих родительских клеток, и облегчается генетическая рекомбинация. Впоследствии клетки разделяются, давая начало рекомбинантным клеткам.

Астробиология [ править ]

Условия, в которых выживает Haloferax volcanii , высокая соленость и высокая радиация, очень похожи на условия на поверхности Марса. Следовательно, этот организм в настоящее время используется для проверки выживаемости земных экстремофилов на Марсе. Достижения в этой области могут привести к большему пониманию возможности и временных рамок внеземной жизни. [12]

См. Также [ править ]

  • Архей
  • Гомологичная рекомбинация
  • Экстремофил

Ссылки [ править ]

  1. ^ Орен, А. "Порядок Halobacteriales". Прокариоты: Справочник по биологии бактерий. 3-е изд. Нью-Йорк: Спрингер. 2006. С. 113–164.
  2. ^ Zaigler А., Шустер, SC и Соппа, J. «Строительство и использование микрочипов несложный охват Ружье ДНК охарактеризовать метаболизм archaeon Haloferax volcanii .» Молекулярная микробиология. 2003. Том 48, Выпуск 4, стр. 1089–1105.
  3. ^ a b «UCSC Genome Browser Gateway» . archaea.ucsc.edu . Проверено 20 апреля 2017 .
  4. ^ Хартман, AL; Норайс, К; Барсук, JH; Дельмас, S; Холденби, S; Madupu, R; Робинсон, Дж; Khouri, H; Рен, Q; Лоу, TM; Maupin-Furlow, J; Pohlschroder, M; Дэниелс, К; Pfeiffer, F; Аллерс, Т; Эйзен, Дж. А. (2010). «Полная последовательность генома Haloferax volcanii DS2, модельного архея» . PLoS ONE . 5 (3): e9605. DOI : 10.1371 / journal.pone.0009605 . PMC 2841640 . PMID 20333302 .  
  5. ^ Гаррити, GM, Кастенхольц, RW, и Бун, Д.Р. (ред.) Руководство Берджи по системной бактериологии, том первый: археи и глубоко разветвленные и фототрофные бактерии. 2-е изд. Нью-Йорк: Спрингер. 2001. с. 316.
  6. ^ См. Веб-страницу NCBI на Haloferax . Данные извлечены из "ресурсов таксономии NCBI" . Национальный центр биотехнологической информации . Проверено 19 марта 2007 .
  7. ^ Орен, А. "Динамика популяций галобактерий в толще воды Мертвого моря". Лимнология и океанография. 1983. Том 28, выпуск 6, стр. 1094-1103.
  8. ^ MULLAKIIANBIIAI, MF, И Х. ЛАРСЕН. 1975. Halobacterium volcanii spec. nov., галобактерии Мертвого моря с потребностью в модкратной соли. Arch. Микробиол. 104: 207-214.
  9. ^ НЕЕВ, Д., АНИ) К. 0. ЭМЕРИ. 1967. Мертвое море - процессы осадконакопления и окружающая среда эвапоритов. Государство Израиль-Мин. Develop.-Gcol. Surv. Бык. 41.
  10. ^ а б Дельмас, S; Дуггин, И.Г .; Аллерс, Т (2013). « Повреждение ДНК вызывает уплотнение нуклеоидов через комплекс Mre11-Rad50 в архее Haloferax volcanii» . Mol Microbiol . 87 (1): 168–79. DOI : 10.1111 / mmi.12091 . PMC 3565448 . PMID 23145964 .  
  11. ^ а б Наор А., Лапьер П., Меварек М., Папке Р. Т., Гофна Ю. (август 2012 г.). «Низкие видовые барьеры у галофильных архей и образование рекомбинантных гибридов» . Curr. Биол . 22 (15): 1444–8. DOI : 10.1016 / j.cub.2012.05.056 . PMID 22748314 . 
  12. ^ ДасСарма, С. «Экстремальные галофилы являются моделями для астробиологии». Журнал Microbe. 2006. Том 1, № 3, стр. 120–126.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Карлетти, Микаэла; Мартинес, Мария Дж .; Хименес, Мария I .; Састре, Диего Э .; Паджи, Роберто А .; Де Кастро, Розана Э. (июнь 2014 г.). «Протеаза LonB контролирует состав мембранных липидов и необходима для жизнеспособности экстремофильных галоархеон Haloferax volcanii» . Экологическая микробиология . 16 (6, Sp. Iss. SI): 1779–1792. DOI : 10.1111 / 1462-2920.12385 . PMID  24428705 . Проверено 11 ноября 2014 года .
  • Чимилески, Скотт; Франклин, Майкл Дж; Папке, Р. Тейн (14 августа 2014 г.). «Биопленки, образованные археоном Haloferax volcanii, демонстрируют клеточную дифференциацию и социальную подвижность, а также способствуют горизонтальному переносу генов» . BMC Biology . 12 : 65. DOI : 10,1186 / s12915-014-0065-5 . PMC  4180959 . PMID  25124934 .
  • Орен А., Вентоса А. (2000). «Подкомитет Международного комитета по систематической бактериологии по таксономии Halobacteriaceae. Протоколы заседаний, 16 августа 1999 г., Сидней, Австралия» . Int. J. Syst. Evol. Microbiol . 50 (3): 1405–1407. DOI : 10.1099 / 00207713-50-3-1405 . PMID  10843089 .
  • Паренте, Юлиана; Касабуоно, Адриана; Феррари, Мария; Паджи, Роберто; Де Кастро, Розана; Куото, Алисия; Хименес, Мария (18 апреля 2014 г.). «Делеция гена ромбовидной протеазы влияет на новый олигосахарид, N-связанный с гликопротеином S-слоя Haloferax volcanii» . Журнал биологической химии . 289 (16): 11304–11317. DOI : 10.1074 / jbc.M113.546531 . PMC  4036268 . PMID  24596091 .
  • Торребланка М., Родрикес-Валера Ф, Хуэз Дж., Вентоса А., Камекура М., Кейтс М. (1986). «Классификация неалкалифильных галобактерий на основе числовой таксономии и полярного липидного состава, а также описание Haloarcula gen. Nov. И Haloferax gen.nov». Syst. Прил. Microbiol . 8 (1–2): 89–99. DOI : 10.1016 / s0723-2020 (86) 80155-2 .

Научные книги [ править ]

  • Гиббонс, NE (1974). «Семейство V. Halobacteriaceae fam. Nov.» . В RE Бьюкенен; NE Гиббонс (ред.). Руководство Берджи по детерминантной бактериологии (8-е изд.). Балтимор: ISBN компании Williams & Wilkins Co. 978-0-683-01117-3.

Внешние ссылки [ править ]

  • Типовой штамм Haloferax volcanii в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию