Thermotoga neapolitana
| Thermotoga neapolitana | |
|---|---|
| Klasyfikacja naukowa | |
| Domena: | Bakteria |
| Gromada: | Termotogota |
| Klasa: | Termotogae |
| Zamówienie: | termoogule |
| Rodzina: | Thermotogaceae |
| Rodzaj: | Termotoga |
| Gatunek: |
T. neapolitana
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Thermotoga neapolitana Hubera i in. , 1986
|
|
Thermotoga neapolitana to organizm hipertermofilny należący do rzędu Thermotogales .
Odkrycie
Thermotoga neapolitana została odkryta w 1985 roku w Lucrino we Włoszech w środowisku gorących źródeł przez Carla Shimshona Belkina. O Wirsen i Holger W. Jannasch z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Warunki siedliskowe i środowiskowe
Thermotoga neapolitana jest uważana za termofilną , z możliwym do życia zakresem temperatur 50–95 ° C. Stwierdzono, że optymalna temperatura wynosi 77 ° C, co czyni go prawie hipertermofilnym . Istnieją również dowody na to, że można go znaleźć w środowiskach zasolonych, ze względu na jego zdolność do rozwoju w środowiskach umiarkowanie halofilnych .
Właściwości fizyczne
Thermotoga neapolitana to Gram-ujemna bakteria w kształcie pałeczki . Wyróżnia się grubą peryplazmatyczną ścianą komórkową. Ogólnie stwierdza się, że mają one 0,2–5 μm, ale mogą osiągać rozmiary do 100 μm. Nie zarodnikuje - to wraz z kształtem pręta i cechami Gram-ujemnymi jest charakterystyczne dla rzędu Thermotogales.
Adaptacje termofilne
Stosując pożywkę opartą na gumie guar , oczyszczono β-mannanazę, β-mannozydazę , α-galaktozydazę . Te galaktomannany są związane z umożliwieniem organizmowi przetrwania trudnych warunków (poprzez stabilizację błony), takich jak wysokie temperatury. Enzymy te pomagają dostarczać organizmowi proste sacharydy . Polimery podobne do tych degradowanych przez T. neopolitana są często wykorzystywane przez rośliny jako polimery magazynujące. Może to wskazywać, że wraz ze zmianami i różnorodnością biologiczną środowisk geotermalnych, w których występuje ten organizm, może to również dotyczyć metabolizmu tego hipertermofila .
Wzrost i aktywność metaboliczna
Thermotoga neapolitana jest ściśle heterotroficzna ze względu na swoje potrzeby metaboliczne. Może również fakultatywnie redukować siarkę elementarną do siarkowodoru . W eksperymentach wzrostu stwierdzono, że szybko się namnaża z glukozą i abstraktem drożdży. Po 24 godzinach wzrostu najdłuższe pręciki dzielą się na dwa, najprawdopodobniej w odpowiedzi na spadek dostępności glukozy. Glukoza , sacharoza , laktoza i składniki odżywcze skrobi wspomagają wzrost, gdy są wykorzystywane jako jedyne źródło energii. Niski poziom wzrostu występował przy ekspozycji tylko na pepton lub trypton . Thermotoga neapolitana nie jest w stanie metabolizować octanu , mleczanu , mrówczanu , pirogronianu , propionianu , mannitolu , etanolu , metanolu , glicerolu , glutaminianu ani glicyny . chloramfenikol , że wankomycyna , streptomycyna całkowicie hamuje wzrost, chociaż była oporna na ryfampicynę . Wzrost można stwierdzić wyłącznie w zakresie 0,25-6% NaCl , bez przeżycia poza tym limitem. Pierwotnie uważano, że jest ściśle beztlenowy , ale może również przetrwać w środowiskach mikroaerofilnych .
Zużycie siarki
Thermotoga neapolitana może fakultatywnie redukować siarkę elementarną do siarkowodoru . Pozwala to na podwyższenie tempa reprodukcji organizmu – nawet czterokrotnie przy dostępności siarki elementarnej. Proces ten wymaga dostępności nadającego się do wykorzystania węgla . Do redukcji nie można stosować kwasu siarkowego i tiosiarczanu . Obecność siarczków działa hamująco na wzrost organizmu. W stężeniu 10 mM siarczek hamuje wzrost nawet o 95%.
Produkcja wodoru
Thermotoga neapolitana jest obiecującą bakterią pożyteczną ze względu na wytwarzanie wodoru . Jest w stanie wytworzyć ponad 25–30% wodoru w przestrzeni, którą zajmuje podczas testów. Innym godnym uwagi gazem, który wytwarza, jest dwutlenek węgla na poziomie 12–15% całkowitej przestrzeni nad roztworem. Pomimo różnych poziomów produkcji wodoru w różnych warunkach, stosunek gazowego wodoru do dwutlenku węgla wynosi około 2:1. Wytwarzany wodór jest uważany za wyjątkowo czysty z tlenkiem węgla poziom w przestrzeni nad roztworem poniżej 50 części na milion. Może to być obiecujące z punktu widzenia bioinżynierii, ponieważ wodór jest powszechnie poszukiwany jako możliwa alternatywa dla paliw kopalnych w celu zużycia energii. Chociaż pierwotnie uważano, że jest ściśle beztlenowa, Thermotoga neapolitana jest bardziej wydajna w swoich szlakach katabolicznych , zwłaszcza w produkcji wodoru, gdy dostępne są niskie poziomy tlenu (nieco powyżej 10% całkowitego składu) w porównaniu ze środowiskami beztlenowymi .
Właściwości genomowe
Thermotoga neapolitana wykazuje skład zasad DNA 41,3% guaniny + cytozyny (a zatem 58,7% adeniny + tyminy ). Stosując hybrydyzację DNA-DNA, stwierdzono, że T. neapolitana ma 74% homologię z Thermotoga thermarum . T. neapolitana jest również blisko spokrewniony z Thermotoga maritima , który również został odkryty w środowisku geotermalnym. Gen ino1 występuje u T. neapolitana . Większość eukariontów posiadają ten gen i czasami ulega on ekspresji w celu wytworzenia rzadkiego osmolitu 1,1' fosforanu di-miyo-inozytolu (DIP). Wiąże się to z tendencjami do hipertermii, ponieważ chroni organizm przed wysokimi temperaturami i zasoleniem. Osmolit może łączyć T. neapolitana , jak również innych członków Thermotoga , z Archaeans i Aquificales , jedynymi innymi grupami, w których występuje.
Dalsza lektura
- Vargas M; Noll KM (styczeń 1996). „Represja katabolizmu w hipertermofilnej bakterii Thermotoga neapolitana jest niezależna od cAMP” . Mikrobiologia . 142 (1): 139–44. doi : 10.1099/13500872-142-1-139 . PMID 8581160 .
- Vieille C; Krishnamurthy H.; Hyun HH; Sawczenko A; Jan H; Zeikus JG (czerwiec 2003). „Kinaza adenylanowa Thermotoga neapolitana jest wysoce aktywna w temperaturze 30 stopni C” . Dziennik biochemiczny . 372 (część 2): 577–85. doi : 10.1042/BJ20021377 . PMC 1223421 . PMID 12625835 .
- Van Ooteghem SA; Jones A; Van Der Lelie D; Dong B; Mahajan D (sierpień 2004). „Produkcja H (2) i wykorzystanie węgla przez Thermotoga neapolitana w warunkach wzrostu beztlenowego i mikrotlenowego” . Listy biotechnologiczne . 26 (15): 1223–32. doi : 10.1023/B:BILE.0000036602.75427.88 . PMID 15289678 . S2CID 1575841 .
- Eriksen, Niels T. i in. „Synteza H2 z pentoz i biomasy w Thermotoga spp.” Listy biotechnologiczne 33.2 (2011): 293–300.
- Van Ooteghem, Suellen A., Stephen K. Beer i Paul C. Yue. „Produkcja wodoru przez termofilną bakterię Thermotoga neapolitana”. Biotechnologia dla paliw i chemikaliów. Humana Press, 2002. 177–189.
