Propionispira rafinosivorans
| Propionispira raffinosivorans | |
|---|---|
| Klasyfikacja naukowa | |
| Domena: | |
| Gromada: | |
| Klasa: | |
| Zamówienie: | |
| Rodzina: | |
| Rodzaj: | |
| Gatunek: |
P. raffinosivorans
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Propionispira rafinosivorans Ueki i in. 2014
|
|
Propionispira raffinosivorans jest ruchliwą, bezwzględnie beztlenową bakterią Gram-ujemną . Pierwotnie izolowano go ze zepsutego piwa i uważano, że ma pewien wpływ na psucie się piwa . Od tego czasu przeklasyfikowano go taksonomicznie i udowodniono, że odgrywa rolę w beztlenowym psuciu się piwa ze względu na wytwarzanie podczas fermentacji kwasów, takich jak kwas octowy i propionowy
Izolacja i oryginalna klasyfikacja jako Zymophilus
Propionispira rafinnosivorans została po raz pierwszy wyizolowana jako Zymophilus raffinosivorans w styczniu 1990 roku przez Schleifera i wsp.. Zbadano zepsute piwo i drożdże miotające, aby scharakteryzować enigmatyczne gatunki bakterii i ich ekologiczne znaczenie w psuciu się piwa. Po zebraniu drobnoustroje zaszczepiono na zmodyfikowaną pożywkę składającą się z peptonu, ekstraktu drożdżowego KH2PO4 , ekstraktu mięsnego , , , glukozy , NaCl , uwodnionego MgSO4 MnSO4 roztworu , chlorowodorek cysteiny i resazuryna . Zaobserwowano i zarejestrowano 47 oddzielnych szczepów beztlenowych bakterii Gram-ujemnych. Zidentyfikowano nowy rodzaj , Zymophilus , i podzielono go na dwa odrębne gatunki, Zymophilus paucivorans i Zymophilus raffinosivorans. Pierwotnie zidentyfikowano Zymophilus rafinosivorans jako gatunek typowy .
Reklasyfikacja i stosowane metody
Niedawno Ueki i in. W 2014 r. dokonano ponownej oceny gatunku Z . raffinosivorans i Propionispira arboris, porównując je z nowym szczepem Negativicutes , WK011 T , jak również gatunkiem typu pierwotnego, Zymophilus paucivorans . Szczep WK011 T wyizolowano z pozostałości słomy ryżowej, która została strawiona przez krowy i ulegała rozkładowi w reaktorze metanogennym, będącym bioreaktorem służącym do rozkładu odpadów organicznych na metan . Do izolacji bakterii beztlenowych wykorzystano technikę beztlenowej probówki typu roll-tube poprzez zaszczepienie ich do probówek z agarem beztlenowym. Pożywką w probówkach był agar drożdżowy Na2CO3 , dwuwodny peptonowy zawierający resazurynę tryptikazę, ekstrakt drożdżowy, chlorowodorek L-cysteiny i sodową . Następnie zsekwencjonowano szczep WK011 T i stwierdzono , że ma 95% podobieństwa genomu do obu Z. raffinosivorans i Propionispira arboris . Na podstawie tych dowodów oba gatunki połączono w gatunek Propionispira raffinosivorans com nov . Drugi przedstawiciel tego rodzaju, Zymophilus paucivorans, został włączony do rodzaju Propionispira jako Propionispira paucivorans com nov. U Propionispira raffinosivorans zidentyfikowano następujące szczepy typu lub szczepy bakteryjne, które stanowią przykład cech definiujących rodzaj i gatunek : OW8, OW9, 0W10/1 i OWQ10/2. Jako nowy gatunek z rodzaju Propionispira zaproponowano szczep WK011 T , Propionispira arcuata sp. lis.
Etiologia rodzaju i nazwy gatunku
Nazwę rodzaju Propionispira można podzielić na dwie części: Propioni-, pochodzące od łacińskiego słowa Propionicum, oznaczającego substancję tworzącą kwas propionowy, oraz spira, pochodzące od łacińskiego słowa -spira, oznaczającego cewkę. Raffinosi- pochodzi od łacińskiego słowa Raffinosum, oznaczającego rafinozę , a -vorans pochodzi od łacińskiego słowa vorare, oznaczającego jeść lub pożerać. Pełna nazwa tego organizmu określa jego morfologię przypominającą cewkę i zdolność wykorzystania rafinozy jako źródła węgla do produkcji kwasu propionowego.
Najbliższymi krewnymi są Selenomonas lactifex, Pectinatus frisingensis , Propionispira arboris , Pectinatus cerevisiiphilus, Propionispira arcuata sp. lis i grzebień Propionispira paucivorans. nov , które można znaleźć w klasie Negativicutes. Zależność ta opiera się na podobieństwie genomu, jak również na zdolności tych organizmów do barwienia bakterii Gram-ujemnych, mimo że występują one w typie Gram -dodatnim Bacillota . Główna cecha identyfikacyjna, która różnicuje Propionispira sp. od innych Negativicutes , to obecność usieciowanej diaminy , kwasu mezodiaminopimelinowego , który jest kowalencyjnie związany z grupą α - karboksylową kwasu glutaminowego o konfiguracji D w ścianach komórkowych peptydoglikanu . To wiązanie kowalencyjne powoduje zastąpienie grupy a - karboksylowej kwasu glutaminowego kadaweryną , co jest wskaźnikiem Propionispira sp., obecność lipopolisacharydu w błonie zewnętrznej , w szczególności lipidu F, wskazuje na Propionispira sp . również.
Morfologia
Propionispira raffinosivorans jest ruchliwą, nietworzącą przetrwalników bakterią Gram-ujemną . Chociaż wielokrotne hodowle wtórne mogły spowodować utratę ruchliwości tego organizmu. Jego kształt komórki to zakrzywiony, spiralny pręt, który można znaleźć pojedynczo, w parach lub w grupach. Rozmiar komórek może mieścić się w zakresie długości 1,0–2,3 µm i szerokości 0,3–0,5 µm . Po wysianiu na agar MRS lub De Man; Rogosa; i agar Sharpe’a , P. paucivorans tworzy gładkie i okrągłe kolonie , które zawierają żółty odcień i mają średnicę od 1-2 mm .
Metabolizm i fizjologia
P. raffinosivorans jest klasyfikowany jako bezwzględnie beztlenowy chemoorganotrof , ale jego specyficzne akceptory i donory elektronów pozostają nieuchwytne. P. raffinosivorans może fermentować glukozę , celobiozę , maltozę , fruktozę , mannitol , mannozę , rybozę , sacharozę i arabinozę , tworząc kwas. Wytwarza kwas propionowy, dwutlenek węgla i kwas octowy jako produkty jego fermentacyjnego szlaku metabolicznego . Nie wytwarza kwasu podczas fermentacji amigdaliny , glikogenu , erytrytolu , dulcytolu , inozytolu , inuliny , skrobi , melezytozy , melibiozy , trehalozy , rafinozy i ksylozy . Baza danych KEGG pokazuje, że P. raffinosivorans posiada geny kodujące fosforylację oksydacyjną , glikoliza , fotosynteza , wiązanie azotu i wiązanie węgla , co pozwala na wykorzystanie różnorodnych substratów do produkcji energii. P. raffinosivorans ma optymalną temperaturę wzrostu 30 ° C i jest w stanie przetrwać w stężeniach etanolu około 5% lub poniżej . Może również rosnąć przy pH równym lub większym niż 4,3. Znaczenie ekologiczne tego organizmu zostało zbadane jedynie w kontekście psucia się piwa, a jego pojawienie się odnotowano w bioreaktorze zawierające odchody krowie, drożdże pakowe i opakowania po piwie beztlenowym.
Genom
Genom P. raffinosivorans DSM 20765 jest jedynym szczepem tego gatunku, który został całkowicie zsekwencjonowany przy użyciu technologii Illumina HiSeq 2000 przez Joint Genome Institute DOE w dniu 24 kwietnia 2013 r., co umożliwiło ilościowe określenie długości genomu na poziomie 4,13 megabp . Metoda sekwencjonowania całego genomu typu Shotgun wspomagana w identyfikacji sekwencji , opracowana przez Stadena i in. 1979, w którym DNA zostało losowo pofragmentowane i amplifikowane w celu wytworzenia nakładania się krótkich sekwencji DNA, które następnie wykorzystano w pierwotnym składaniu . Pierwotny montaż genomu, znany jako montaż na poziomie rusztowania, zapewnił przybliżoną mapę orientacji i lokalizacji sekwencji DNA, ale nadal jest niekompletny z powodu całkowitej przerwy w DNA wynoszącej 2843 bps, która nie została jeszcze prawidłowo wstawiona i zorientowana do rekonstrukcji chromosomów . Próbę złożenia genomu podjęto przy użyciu programu Windows Velvet 1.1.04, stworzonego przez Zerbino i in. 2008, w połączeniu z programem ALLPATHS v. R37654, zapewniającym dokładną rekonstrukcję 99,9994% projektu genomu. Zawartość GC genomu zidentyfikowano na 38,1% i wykazano, że złożony genom koduje 3772 białka, przy czym rybosomalne białko 30S S2 zastosowano jako niezbędne białko odniesienia do umiejscowienia taksonomicznego.
Ekologia
Zasięg siedlisk P. raffinosivorans jest jeszcze nieznany, ale przewiduje się, że będzie dość wszechobecny w browarach z identyfikacją gatunków w Niemczech, Czechach, Skandynawii i Japonii. Wiadomo, że siedliska obu szczepów P. raffinosivorans i P. paucivorans są związane wyłącznie z browarami. Szczepy P. raffinosivorans zidentyfikowano na podstawie źródeł związanych z browarnictwem, w tym drożdży miotających, zepsutego piwa i odpadów browarniczych. Schleifer i in. zidentyfikowali 10 szczepów w drożdżach pakowych i 4 szczepy w odpadach browarniczych. w 1990 roku za pomocą Sekwencjonowanie 16SrRNA za pomocą odwrotnej transkryptazy , syntezatora DNA Biosearch Cyclone do projektowania starterów komplementarnych do konserwatywnych sekwencji 16SrRNA i transferazy końcowej . Następnie zastosowano hybrydyzację DNA poprzez konserwatywne sekwencje docelowe dla sond DNA w połączeniu z sekwencjonowaniem 16SrRNA w celu określenia odległości ewolucyjnych pomiędzy 47 organizmami wyizolowanymi z tych samych źródeł i stworzenia nieukorzenionego drzewa filogenetycznego .
Wykazano, że chmiel ma działanie przeciwdrobnoustrojowe , ze względu na izo-alfa kwasy , na organizmy gram-dodatnie , na które oporne są organizmy pseudo-gram-dodatnie , takie jak te z klasy Negativicutes , takie jak P. raffinosivorans. Wpływ chmielu i produkcja kwasów przez P. raffinosivorans, a także rosnące stężenie etanolu w wyniku fermentacji przez drożdże, przyczyniają się do zmniejszenia konkurencji ze strony wybrednych producentów gatunków bakterii w lotnym środowisku pakowanego piwa. Te same kwasy, wytwarzane przez P. raffinosivorans, które obniżają pH pakowanego piwa i ograniczają konkurencję , również powodują nieprzyjemny posmak i psucie się piwa.
Znaczenie
Propionispira raffinosivorans uznawano za potencjalny czynnik zakłócający piwo od chwili wyizolowania go po raz pierwszy, ale dopiero w 2008 roku dowody na poparcie tej teorii stały się oczywiste. Wykazano , że postęp technik rozlewu piwa , mających na celu zmniejszenie zawartości tlenu w piwie, aby zapobiec jego psuciu, koreluje ze wzrostem bezwzględnego skażenia bakteriami beztlenowymi. Technologia ta miała w szczególności na celu redukcję bakterii Lactobacillus sp. , które odpowiadają za prawie 70% psucia się piwa, ale miały niezamierzone skutki, ponieważ zwiększały występowanie w piwie bakterii beztlenowych powodujących psucie się. P. raffinosivorans wytwarza kwas octowy jako jeden z głównych produktów ubocznych fermentacji, który może w pewnym stopniu zwiększyć smak piwa, ale przy wyższych stężeniach szybko wywoła niekorzystne skutki . To pokazuje, że P. raffinosivorans może wytworzyć wystarczającą ilość kwasu, aby zepsuć piwo, mimo że w piwie pakowanym dostępnych jest niewiele cukrów ulegających fermentacji , co wzbudziło zainteresowanie dalszymi badaniami jego szlaków metabolicznych. Z tych powodów w branży piwowarskiej wzrosło zainteresowanie czynnikami zapobiegającymi rozwojowi organizmów powodujących psucie piwa, aby zwiększyć trwałość jego produktów i zminimalizować straty finansowe.
Dalsza lektura
„ Jak powstają zespoły genomu i jakie są poziomy składania? ”. support.ncbi.nlm.nih.gov . Źródło 2018-04-10.