Дейнококк марморис - Deinococcus marmoris

Дейнококк марморис
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Deinococcus-Thermus
Учебный класс:
Дейнококки
Заказ:
Deinococcales
Семья:
Deinococcacaea
Род:
Деинококк
Разновидность:
D. marmoris
Биномиальное имя
Дейнококк марморис
Hirsch 2004

Дейнококк марморис это Грамположительный бактерия, выделенная из Антарктиды.[1] Как вид рода Деинококк, бактерия устойчива к ультрафиолетовому излучению и способна выдерживать низкие температуры.[2]

Изоляция

Дейнококк марморис тип штамма AA-63Т (DSM 12784Т) был выделен из образца мрамора в Антарктиде. Питер Хирш и соавт. в 2004 г., а специфический штамм PAMC 26562 был выделен в Остров Кинг Джордж в Антарктиде из образца лишайник виды под названием Ursnea.[3][1] Изоляты антарктического мрамора были изолированы в бульоне PGYV, растворе минеральной соли, содержащем пептон, глюкозу, дрожжи и раствор витаминов, при нейтральном pH и инкубированы при диапазоне от 9 до 18 градусов Цельсия.[1]

Таксономия

Дейнококк марморис является частью домена Bacteria, phylum Deinococcus-Thermus, класс Deinococci, отряд Deinococcales, семейство Deinococcaceae и род Деинококк.[4] Эта бактерия была выделена вместе с шестью другими родственными видами, среди которых есть ее ближайшие родственники, D. frigens и D. saxicola.[1] Бактерия находится в тесной филогенетической близости к Дейнококк радиодуранс, который стал хорошо изучен с точки зрения его метаболических функций и радиационной устойчивости.[5][6] D. marmoris также относится к термофилам из родов Thermus и Мейотермус.[3] Филогенетические отношения были определены с использованием 16S рибосомная РНК анализы.[3][5]

Экология

Что касается экологии рода Деинококк большинство видов способны жить при повышенных уровнях радиации и высыхания.[1] Деинококк также показали способность осаждать тяжелые металлы и токсины из ядерных отходов, чтобы облегчить удаление.[7] Большинство видов способны жить при повышенных уровнях радиация и высыхание. Деинококк также продемонстрировали способность осаждать тяжелые металлы и токсины из ядерных отходов, чтобы облегчить удаление.[7] Известно, что оптимум роста Дейнококк марморис является психрофильный при 15 градусах Цельсия, и также известно, что организм был изолирован от мраморной плиты.[1] В настоящее время единственное известное местонахождение Dienococcus marmoris находится в Антарктиде, где изначально были взяты образцы.[1]

Геномика

Полный геном из Дейнококк марморис [DSM 12784Т] был упорядочен с использованием Illumina Hiseq 2000 и Illumina Hiseq 2500, которые представляют собой методы фрагментирования интересующей ДНК и записи флуоресценция с каждой отдельной основой фрагмента.[8] Этот тип техники секвенирования собирает небольшие фрагменты перекрывающихся последовательностей ДНК, называемых контиги.[9] Затем контиги, собранные с Illumina, были доставлены в Объединенный институт генома DOE (JGI), где была записана и опубликована вся последовательность генома.[8] Никос Кирпидес добавил сборку генома 1 марта 2012 г., используя метод сборки через Проект анализа золота JGI, хотя он был изменен 5 августа 2014 года.[8] В Дейнококк марморис геном содержит 4800 021 пару оснований и Содержание G + C 64,4 процента.[1][10][11] Из общей последовательности 4145 112 пар оснований кодируют ДНК.[8] Всего насчитывается 4688 генов и 4620 генов, кодирующих белок.[8][12] Кроме того, геном содержит 68 генов РНК и 252 каркаса.[8] В геном входят гены эндонуклеаза рестрикции деятельность, а также плазмида.[1] Среди 1046 генов, кодирующих белок, связанных с КЕГГ пути Дейнококк марморис содержит гены, участвующие в цикл лимонной кислоты Такие как пируватдегидрогеназа, фосфоенолпируваткарбоксикиназа, пируваткиназа, и цитрат-синтаза.[8] В D. marmoris геном также содержит гены, необходимые для гликолиз и глюконеогенез пути, в том числе глюкокиназа, фосфоглюкомутаза, фосфофруктокиназа, и энолаза.[8] D. marmoris может использовать пентозофосфатный путь с генами, кодирующими ферменты, такие как рибокиназа, фосфопентомутаза, и рибозо-5-фосфат изомераза.[8] В своем окислительного фосфорилирования пути, организм использует мультисубъединичный НАДН-хинон оксидоредуктаза, гены, кодирующие сукцинатдегидрогеназа и фумаратредуктаза субъединицы, гены, кодирующие цитохром с оксидаза подразделения, а Н + АТФаза V / A-типа фермент.[8] Было обнаружено, что организм ауксотрофный для синтеза аминокислот, таких как L-лизин, L-фенилаланин, L-тирозин, L-триптофан, L-гистидин, L-цистеин, L-лейцин, L-изолейцин, L-валин, и L-серин.[8] Организм способен синтезировать (и, следовательно, является прототрофным для синтеза) следующих аминокислот: L-аланин, L-глутамат, L-аспарагин, L-глицин, и L-глутамин.[8]

Физиологическая характеристика

D. marmoris представляет собой грамположительные неподвижные бактерии, устойчивые к ультрафиолету и растущие в аэробных условиях.[1] Бактерия имеет форму круга или кокка, а цвет ее колонии варьируется от розового до оранжевого. Лучше всего он растет в олиготрофных условиях с высокой концентрацией кислорода и небольшим количеством питательных веществ от растительных обитателей.

Среда для выращивания

Исследователи обнаружили, что D. marmoris лучше всего растет при небольшой концентрации соли и при низких температурах; его культивировали с использованием агара PYGV, который состоит из 20 мл раствора минеральной соли, дрожжевого экстракта, пептона и дистиллированной воды.[2] Из-за психрофильности организма исследователи использовали температуру 15 ° C для оптимальных условий роста и оптимальный pH для роста D. marmoris нейтральный - 7,5.

Метаболизм

Метаболизм Дейнококк марморис не был широко исследован, поэтому должен быть выведен из известных родственников того же рода. Основной источник углерода для Дейнококк радиодуранс представляет собой фруктозу, которая подвергается нескольким катаболическим реакциям в конечном итоге цикла TCA и производит молекулы NADH и FADH для своей цепи переноса электронов и, в конечном итоге, производства АТФ.[6] Побочным продуктом производства АТФ является O₂, который может индуцироваться либо эндогенно, либо экзогенно с образованием реактивных окислительных форм (ROS).[6] Индукция O₂ в АФК происходит за счет гамма-облучения, которое может быть уменьшено с избытком Mn (II) внутри клетки как восстановленной формы Mn (IV).[6] Mn (II) способен снижать количество АФК в Дейнококк радиодуранс потому что он действует как антиоксидант и способствует другим ферментативным реакциям, которые уменьшают общее количество АФК, позволяя организму выжить в условиях высокого воздействия радиации. Метаболизм Дейнококк марморис на данный момент ограничено исследованием, которое было завершено; однако в настоящее время известно, что как часть таксонов Deinococcus этот вид должен быть радиоактивно устойчивым с аналогичными механизмами для уменьшения количества АФК внутри клетки.[6]

Научное значение

Род Деинококк известен как наиболее радиоактивно устойчивые бактерии.[13] Они обладают способностью поглощать ионизирующее и ультрафиолетовое излучение и противостоять повреждениям от ряда источников, включая высыхание и окислительный стресс.[13] Эти характеристики и способность противостоять суровым условиям окружающей среды оказались полезными для исследователей.[13] Деинококк применяется для очистки и удаления ядерных отходов.[13] Они продемонстрировали способность осаждать тяжелые металлы и токсины из ядерных отходов, чтобы облегчить удаление.[13] Согласно эксперименту Аппукуттана и другие. опубликовано в 2006 г.,[13] а Деинококк частиц вводили в 0,8 мМ раствор уранилнитрата. Через 6 часов из раствора было биологически осаждено 90% урана. Согласно этому исследованию, это обеспечит эффективное и экологически безопасное решение ядерной очистки и удаления отходов. Благодаря продолжающимся исследованиям и геномному секвенированию Деинококк, его способность использоваться в качестве модельного организма вместо кишечная палочка и Saccharomyces cerevisiae.[13] Это позволяет исследователям иметь другой разнообразный организм для экспериментов.

Геномная релевантность

При измерении содержания G + C Джонхи Ким и его коллеги пришли к выводу, что оно составляет 64,1%, что является высоким показателем для организма. Однако возникает вопрос: почему, если Дейнококк марморис имеет высокое содержание G + C, что оптимально для роста при 15 градусах Цельсия?[1] Это может быть полезно для изучения других целей содержания G + C или того, какие факторы могут привести к Дейнококк марморис неспособность выжить при более высоких температурах, поскольку его оптимумы роста предполагают содержание G + C. Другие причины, по которым мы должны уделять особое внимание Дейнококк марморис потому что он имеет такой же размер последовательности, что и у Escherichia coli. Это может быть особенно полезно, потому что открывает возможность Дейнококк марморис стать модельным организмом для условий окружающей среды, требующих низких температур и высокой радиации. Единственная причина, по которой его можно рассматривать для использования в качестве модельного организма, основана на факте его небольшого размера генома, такого как у E. coli, однако необходимо провести дополнительные исследования его последовательности, чтобы полностью понять организм, прежде чем манипулировать его геномом. .

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k Хирш П., Галликовски К.А., Зиберт Дж., Пайссл К., Кроппенштедт Р., Шуман П., Стакебрандт Е., Андерсон Р. (ноябрь 2004 г.). «Deinococcus frigens sp. Nov., Deinococcus saxicola sp. Nov. И Deinococcus marmoris sp. Nov., Устойчивые к низким температурам и засухе, устойчивые к УФ-излучению бактерии из континентальной Антарктиды». Систематическая и прикладная микробиология. 27 (6): 636–45. Дои:10.1078/0723202042370008. PMID  15612620.
  2. ^ а б Подставка А. «Deinococcus marmoris AA-63 | Типовой штамм | DSM 12784, CIP 109039, NRRL B-41042 | BacDiveID: 3869». bacdive.dsmz.de. Получено 2018-04-10.
  3. ^ а б c Ким Дж., Квон К.К., Ким Б.К., Хонг С.Г., О ХМ (март 2017 г.). «Deinococcus marmoris PAMC 26562, выделенный из антарктического лишайника». Анонсы генома. 5 (12): e00013–17. Дои:10.1128 / genomea.00013-17. ЧВК  5364210. PMID  28336585.
  4. ^ Подставка, Адам (2017). «Штаммовая информация о биоразнообразии бактерий и архей». 10.13145 / bacdive3869.20171208.2.1 | BacDive. Дои:10.13145 / bacdive3869.20171208.2.1.
  5. ^ а б Аскер Д., Авад Т.С., Беппу Т., Уэда К. (март 2008 г.). «Deinococcus misasensis и Deinococcus roseus, новые представители рода Deinococcus, изолированные на радиоактивном участке в Японии». Систематическая и прикладная микробиология. 31 (1): 43–9. Дои:10.1016 / j.syapm.2007.10.002. PMID  18096345.
  6. ^ а б c d е Госал Д., Омельченко М.В., Гайдамакова Е.К., Матросова В.Ю., Василенко А., Венкатесваран А., Жай М., Костандаритес Х.М., Брим Х., Макарова К.С., Вакетт Л.П., Фредриксон Дж. К., Дейли М.Дж. (апрель 2005 г.). «Как радиация убивает клетки: выживаемость Deinococcus radiodurans и Shewanella oneidensis при окислительном стрессе». Обзор микробиологии FEMS. 29 (2): 361–75. Дои:10.1016 / j.fmrre.2004.12.007. PMID  15808748.
  7. ^ а б Аппукуттан Д., Рао А.С., Апте СК (декабрь 2006 г.). «Разработка Deinococcus radiodurans R1 для биосаждения урана из разбавленных ядерных отходов» (PDF). Прикладная и экологическая микробиология. 72 (12): 7873–8. Дои:10.1128 / AEM.01362-06. ЧВК  1694275. PMID  17056698.
  8. ^ а б c d е ж грамм час я j k л «IMG / M». img.jgi.doe.gov. 2014-03-03. п. Дейнококк марморис DSM 12784. Получено 2018-05-03.
  9. ^ Капорасо Дж. Г., Лаубер К. Л., Уолтерс В. А., Берг-Лайонс Д., Хантли Дж., Фирер Н., Оуэнс С. М., Бетли Дж., Фрейзер Л., Бауэр М., Гормли Н., Гилберт Дж. А., Смит Дж., Найт Р. (август 2012 г.). «Сверхвысокопроизводительный анализ микробного сообщества на платформах Illumina HiSeq и MiSeq». Журнал ISME. 6 (8): 1621–4. Дои:10.1038 / ismej.2012.8. ЧВК  3400413. PMID  22402401.
  10. ^ Подставка, Адам. «Deinococcus marmoris AA-63 | Типовой штамм | DSM 12784, CIP 109039, NRRL B-41042 | BacDiveID: 3869». bacdive.dsmz.de. Получено 2018-04-10.
  11. ^ "Сводка по Deinococcus marmoris DSM 12784, версия 22.0". biocyc.org. Получено 2018-05-02.
  12. ^ "Deinococcus marmoris DSM 12784 Q319DRAFT_scaffold00001.1_C, полный ген - нуклеотид - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 2018-05-02.
  13. ^ а б c d е ж грамм Аппукуттан Д., Рао А.С., Апте СК (декабрь 2006 г.). «Разработка Deinococcus radiodurans R1 для биосаждения урана из разбавленных ядерных отходов» (PDF). Прикладная и экологическая микробиология. 72 (12): 7873–8. Дои:10.1128 / AEM.01362-06. ЧВК  1694275. PMID  17056698.

внешняя ссылка