Rhodobacter capsulatus
| Rhodobacter capsulatus | |
|---|---|
| Klasyfikacja naukowa | |
| Domena: | |
| Gromada: | |
| Klasa: | |
| Zamówienie: | |
| Rodzina: | |
| Rodzaj: | |
| Gatunek: |
R. capsulatus
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Rhodobacter capsulatus (Molisch 1907) Imhoff i in. 1984
|
|
| Typ szczep | |
| ATCC 11166, ATCC 17015, ATH 2.3.1, BCRC 16406, C10, CCRC 16406, CCTM 1913, CCUG 31484, CGMCC 1.2359, CGMCC 1.3366, CIP 104408, DSM 1710, Ewart C10, HMSATH .2.3.1, IAM 14232 , IFO 16435, JCM 21090, KCTC 2583, LMG 2962, NBRC 16435, NCIB 8254, NCIMB 8254, van Niel ATH.2.3.1, van Niel ATH.2.3.1. | |
| Synonimy | |
|
Rhodopseudomonas capsulata |
|
Rhodobacter capsulatus to gatunek fioletowych bakterii , grupa bakterii, które mogą uzyskiwać energię w procesie fotosyntezy . Jego nazwa pochodzi od łacińskiego przymiotnika „capsulatus” („z klatką piersiową”, „zamknięty”), pochodzącego od niego łacińskiego rzeczownika „capsula” (oznaczającego „małe pudełko lub skrzynię”) i związanego z nim łacińskiego przyrostka rzeczowników rodzaju męskiego, „-atus” (oznaczający, że coś jest „zaopatrzone” w coś innego).
Jego pełny genom został zsekwencjonowany i jest dostępny publicznie.
Odkrycie
Odkrycie Rhodobacter capsulatus przypisuje się Hansowi Molischowi , czesko-austriackiemu botanikowi. Mikroorganizm, nazwany wówczas Rhodonostoc capsulatum , został zidentyfikowany w 1907 roku w jego książce Die Purpurbakterien nach neuen Untersuchungen . CB van Niel następnie scharakteryzował gatunek w 1944 roku, kiedy to został przemianowany na Rhodopseudomonas capsulata . Van Niel początkowo opisał 16 szczepów R. capsulata że był w stanie wyhodować z próbek błota zebranych w Kalifornii i na Kubie. W 1984 roku gatunek został przeklasyfikowany jako Rhodobacter capsulatus wraz z wprowadzeniem rodzaju Rhodobacter . Ten rodzaj został wprowadzony w celu lepszego różnicowania Rhodopseudomonas z wyraźnymi różnicami morfologicznymi, takimi jak te z pęcherzykowymi błonami wewnątrzcytoplazmatycznymi (przedziały błonowe w komórce często zaangażowane w fotosyntezę), takie jak R. capsulatus i R. sphaeroides .
Charakterystyka genomowa
R. capusulatus składa się z jednego chromosomu i jednego plazmidu . Sekwencjonowanie Sangera zostało po raz pierwszy użyte do złożenia genomu. Cały genom został następnie przeanalizowany przy użyciu kilku programów, Critica , Glimmer , RNAmmer , tRNAscan i ARAGORN . Wszystkie te programy identyfikują różne grupy genów, w tym geny kodujące białka, tRNA , tmRNA i rRNA . Chromosom ma około 3,7 Mb z 3531 otwarte ramki odczytu (ORF), podczas gdy plazmid jest mniejszy przy 133 kb i 154 ORF. W obrębie 3531 ORF w chromosomie 3100 miało przypisaną znaną funkcję. Kolejne 610 ORF miało podobieństwa do znanych genów, ale ich funkcja wciąż nie została udowodniona. Pozostałe ORF były nowatorskie i nie miały nic podobnego w UniRef90 , NCBI-NR , COG lub KEGG użytych do porównania. Materiał genetyczny miał wysoką zawartość GC na poziomie 66,6%. R. capsulatus zawiera wszystkie geny niezbędne do wytworzenia wszystkich 20 aminokwasów, a także zawiera 42 geny transpozazy i 237 genów fagów , w tym czynnik przenoszenia genów (GTA). Chromosom można znaleźć w bazie danych NCBI pod numerem CP001312 , a plazmid pod numerem dostępu CP001313 .
Ekologia
Bakterie te preferują środowiska wodne, takie jak te wokół naturalnych źródeł wody lub w ściekach . R. capsulatus został wyizolowany ze Stanów Zjednoczonych i Kuby . Początkowo bakterie te można było hodować w laboratorium, umieszczając próbki ze środowiska na pożywce RCVBN ( kwas DL-jabłkowy , siarczan amonu , biotyna , kwas nikotonowy , pierwiastki śladowe i niektóre dodatkowe związki) i inkubując je beztlenowo z dużą ilością światła. Kolonie na tych płytkach można następnie wyizolować, hodować w czystej kulturze i zidentyfikować jako R. capsulatus . Dzięki zsekwencjonowaniu jego genomu, sekwencjonowanie RNA i DNA może być teraz wykorzystane do identyfikacji tego gatunku.
Morfologia i cechy fizjologiczne
R. capsulatus jest bakterią fototroficzną o pewnych charakterystycznych cechach. Mogą rosnąć albo jako pręciki, albo jako ruchliwe coccobacillus, co zależy od ich środowiska. Przy pH poniżej 7 bakteria jest kulista i tworzy łańcuchy. Kiedy pH wzrasta powyżej 7, przechodzą na morfologię pręcików. Długość bakterii w kształcie pręcika zależy również od pH; komórki wydłużają się wraz ze wzrostem pH. W swoim kształcie pręta często tworzą również łańcuchy, które są z natury wygięte. Oryginalny artykuł opisuje je jako „zygzakowate” w kształcie. W odpowiedzi na stres wywierany na komórkę przy pH 8 lub wyższym, komórki wyświetlają się pleomorfizm lub nienormalny, nitkowaty wzrost i wytwarzają śluzowatą substancję dla ochrony. Hodowla beztlenowa organizmu daje kolor brązowy, w spektrum od żółtobrązowego do bordowego. W pożywkach zawierających malonian obserwuje się czerwonawo-brązowy lub bordowy kolor. Kiedy organizm jest hodowany w warunkach tlenowych, wytwarzany jest czerwony kolor. Gatunek ten nie wzrośnie powyżej 30 ° C i będzie rósł w zakresie od 6 do 8,5 pH, chociaż specyficzna optymalna temperatura i pH nie są wyraźnie określone w charakterystyce. Chociaż większość Rhodobacter to gatunki słodkowodne i mają niewielką tolerancję na sól, niektóre szczepy Rhodobacter R. capsulatus toleruje do 0,3 M NaCl w zależności od źródła azotu.
Metabolizm
Jako fioletowa bakteria bezsiarkowa jest zdolna do wzrostu tlenowego bez światła lub wzrostu beztlenowego przy świetle, a także fermentacji . Gatunek ten jest również zdolny do wiązania azotu . Jako źródła węgla R. capsulatus może wykorzystywać glukozę , fruktozę , alaninę , kwas glutaminowy , propionian , kwas glutarowy i inne kwasy organiczne. Nie może jednak zawierać mannitolu, winianu, cytrynianu, glukonianu, etanolu, sorbitolu, mannozy i leucyny, która jest unikalna dla R. capsulatus w porównaniu z innymi gatunkami z rodzaju. Najbardziej udane wzbogacenie tego gatunku pochodzi z propionianu i kwasów organicznych. W warunkach fotoheterotroficznych R. capsulatus szczep B10 jest w stanie wykorzystywać octan jako jedyne źródło węgla, ale mechanizmy tego nie zostały zidentyfikowane. Badane szczepy nie hydrolizują żelatyny .
Znaczenie
Rhodobacter capsulatus był pierwszym zaobserwowanym mikroorganizmem produkującym czynniki przenoszące geny . Czynnik transferu genów (GTA) to podobna do faga cząsteczka, która przenosi niewielkie ilości DNA z chromosomu komórki produkującej, aby wspomóc poziomy transfer genów . DNA zapakowane w cząstki jest również przypadkowe; nie zawiera wszystkich genów potrzebnych do produkcji GTA. Chociaż nieco podobny do cząstki transdukcyjnej , GTA nie powstają przypadkowo, gdy fag pakuje DNA w cząsteczki wirusowe. Geny GTA i ich regulacja są kontrolowane przez samą komórkę, a nie przez faga. R. capsulatus opornych na antybiotyki we wspólnej hodowli i zaobserwowali szczepy podwójnie oporne. Ta wymiana DNA była nadal obserwowana nawet po wyeliminowaniu kontaktu z komórkami i DNaz , co pozwoliło im wykluczyć koniugację i transformację jako przyczyna. Wkrótce zidentyfikowano mały filtrowalny czynnik jako źródło tej wymiany genetycznej. Kiedy powstał zmutowany szczep, który nadprodukował te czynniki, udowodniono, że cząsteczki nie były wytwarzane przez faga, ale przez R. capsulatus. Po zsekwencjonowaniu genów do produkcji GTA stwierdzono, że więcej gatunków wytwarza GTA, co doprowadziło do skrócenia czynnika przenoszenia genów Rhodobacter capsulatus do RcGTA. Sugerowano, że trudne warunki mogą spowodować, że komórka zacznie wytwarzać GTA, co umożliwiłoby udostępnianie genomowego DNA i zwiększenie ogólnej różnorodności genetycznej populacji.
Ponadto Rhodobacter capsulatus jest znaczącym organizmem modelowym w badaniach, ze względu na swoją terminalną oksydazę cytochromu c, oksydazę cytochromu c typu cbb 3 , która jest obecna w wielu patogennych gatunkach bakterii. Pozwala to na badania nad biogenezą oksydazy cytochromu c i doprowadziło do identyfikacji genów montażowych zaangażowanych w biogenezę i funkcję cytochromu c typu cbb 3 oksydazy, w szczególności przez Hansa-Georga Kocha (Biochemiker), prowadząc do lepszego zrozumienia tych klinicznie istotnych gatunków patogenów.