Aquifex aeolicus
| Klasyfikacja naukowa | |
|---|---|
| Aquificeae | |
| Domena: | |
| Gromada: | |
| Klasa: |
Aquificia
|
| Zamówienie: | |
| Rodzina: | |
| Rodzaj: | |
| Gatunek: |
A. eolicus
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
„Aquifex aeolicus” |
|
„ Aquifex aeolicus ” jest chemolitoautotroficzną , Gram-ujemną , ruchliwą, hipertermofilną bakterią . „ A. aeolicus” ma na ogół kształt pręta o przybliżonej długości 2,0-6,0 μm i średnicy 0,4-0,5 μm. „ A. aeolicus ” nie jest ani ważnie, ani skutecznie publikowany, a ponieważ nie ma pozycji w nomenklaturze, powinien być ujęty w cudzysłów. Jest to jeden z nielicznych gatunków z rodzaju Aquificota , niezwykła grupa bakterii termofilnych, uważana za jedne z najstarszych gatunków bakterii, spokrewniona z bakteriami nitkowatymi zaobserwowanymi po raz pierwszy na przełomie wieków. Uważa się również, że „ A. aeolicus ” jest jednym z najwcześniej rozbieżnych gatunków bakterii termofilnych. „ A. aeolicus ” najlepiej rośnie w wodzie o temperaturze od 85°C do 95°C i można go znaleźć w pobliżu podwodnych wulkanów lub gorących źródeł . Do przeżycia potrzebuje tlenu , ale stwierdzono, że rośnie optymalnie w warunkach mikroaerofilnych warunki. Ze względu na wysoką odporność na wysoką temperaturę i brak tlenu " A. aeolicus " jest dobrym kandydatem do zastosowań biotechnologicznych, ponieważ uważa się, że ma potencjał do wykorzystania jako hydrogenazy w atrakcyjnym ogniwie biopaliwowym H2/O2, zastępując katalizatory chemiczne. Może to być przydatne do ulepszania procesów przemysłowych.
Charakterystyka mikrobiologiczna
Morfologia
Dojrzałe komórki „ A. aeolicus ” są zazwyczaj bakteriami w kształcie pałeczek o przybliżonej długości 2,0-6,0 μm i średnicy 0,4-0,5 μm. Komórki te poruszają się za pomocą monopolarnej wici politrichicznej . Ponadto członkowie gatunku mają tendencję do tworzenia dużych skupisk komórek, składających się z maksymalnie 100 pojedynczych komórek. „ A. aeolicus ” może wykazywać pleomorfizm w oparciu o zmienność środowiska.
Metabolizm
Jako autotrof " A. aeolicus " ma zdolność pozyskiwania całego niezbędnego węgla poprzez wiązanie CO2 ze środowiska i wykorzystuje wodór cząsteczkowy jako źródło elektronów/energii. Dodatkowo bakteria ta wykorzystuje redukujący cykl TCA , ponieważ dostarcza substratów wielu szlaków biosyntezy. Genom „ A. aeolicus ” zawiera geny kodujące, które razem mogą tworzyć szlak TCA: reduktaza fumaranowa , hydrataza fumaranowa , dehydrogenaza izocytrynianowa , dehydrogenaza jabłczanowa , oksydoreduktaza ferredoksyny , ligaza bursztynian - CoA , akonitaza i syntaza cytrynianowa . Ponadto bakteria ta wykorzystuje tlen, wodór i sole mineralne jako główne źródła energii. „ A. aeolicus ” może również redukować azot i siarkę.
Jeśli chodzi o jego wzrost w warunkach mikroaerofilnych, zaobserwowano, że gatunki Aquifex rosną przy stężeniach tlenu do 7,5 ppm. Przypuszcza się, że jest to możliwe, ponieważ 1) ich system oddychania tlenowego był już wysoko rozwinięty przed nadejściem fotosyntezy tlenowej , 2) linia Aquifex powstała po wzroście zawartości tlenu atmosferycznego lub 3) rozwinęło się oddychanie tlenowe , a następnie przenoszone między różnymi liniami bakteryjnymi, takimi jak Aquifex . W odpowiedzi na stres oksydacyjny " A. aeolicus „posiada ochronne enzymy, takie jak ponadtlenek i nadtlenek , które przeciwdziałają szkodliwym formom tlenu.
Siedlisko
„ A. aeolicus ” został pierwotnie wyizolowany z podwodnych kominów wulkanicznych w pobliżu Wysp Liparyjskich (na północ od Sycylii), a także z gorących źródeł w Yellowstone. Jako hipertermofil „ A. aeolicus ” może przetrwać do 95°C przy optymalnej temperaturze 85°C przy optymalnym pH 8,0, w zakresie od 6,8 do 9,0.
Właściwości genomowe
„Aquifex aeolicus ” jest pierwszą termofilną bakterią, której cały genom został zsekwencjonowany. Porównanie genomu „ Aquifex aeolicus ” z innymi organizmami wykazało, że około 16% jego genów pochodzi z domeny Archaea . Jest najbliżej spokrewniony z bakterią utleniającą wodór, Aquifex pyrophilus i jej bliskim krewnym, Hydrogenobacter thermophilus .
Genom „ A. aeolicus ” został pomyślnie zmapowany, ale stwierdzono, że ma tylko jedną trzecią wielkości genomu E. coli . Genom „ A. aeolicus ” jest gęsto upakowany, podczas gdy nie znaleziono intronów ani elementów splicingowych białek. Posiada kolisty chromosom o 1 551 335 pz i ma zawartość G + C 43,4% i zawiera 1796 genów. Zawiera również geny potencjalnie kodujące trzy różne hydrogenazy [NiFe] , jednak uważa się, że Aquifex hydrogenazy I i II działają w zakresie oszczędzania energii, gdzie jako hydrogenaza III jest bardziej prawdopodobne, że jest wymagana do wiązania CO2 . Ponadto podczas sekwencjonowania zidentyfikowano pojedynczy dodatkowy element chromosomalny (ECE), co sugeruje dowód na wymianę genetyczną między chromosomem „ A. aeolicus ” a ECE.
Zastosowania przemysłowe
Zidentyfikowano wiele enzymów do potencjalnego wykorzystania w przyszłości ze względu na ich wysoką stabilność i zdolność do utleniania wodoru cząsteczkowego, wytwarzając produkty uboczne ciepła i wody. Kluczowym enzymem godnym uwagi jest Hydrogenaza I , której użyto do zbadania związku enzymów i elektrod podczas opracowywania zasilanych H2, wytwarzających energię ogniw biopaliwowych. Naukowcy zbadali zastosowanie innego niezwykle odpornego enzymu, znanego jako syntaza lumazyny. Enzym tworzący klatkę został zbadany jako potencjalny nanonośnik do dostarczania leków, ponieważ został zaprojektowany do kapsułkowania innych cząsteczek.