Rhodospirillum rubrum

Rhodospirillum rubrum
videnskabelig klassifikation
Domæne:bakterieType:ProteobakterierKlasse:Alfa proteobakterierBestille:RhodospirillalesFamilie:RhodospirillaceaeSlægt:RhodospirillumUdsigt:Rhodospirillum rubrum
Internationalt videnskabeligt navn
Rhodospirillum rubrum ( Esmarch 1887) Molisch 1907

Rhodospirillum rubrum  (lat.)  er en type gramnegative lilla bakterier fra Rhodospirillaceae - familien af ​​alfa-proteobakterieklassen [1] .

Morfologi og genetik

Cellerne i R. rubrum  er gram -negative, for det meste spiralformede, med polære flageller , der når 3-10 µm i længden og 0,5-1,5 µm i bredden. Celler har en flerlags ydre skal. I meget unge kulturer ligner cellerne ikke -fotosyntetiske . Ved anaerob vækst i lyset opstår der lameller og farvede kromatoforer i cellerne . Kromatoforer opstår i kulturer efter de første 12 timers vækst, og kulturceller ældre end 8 dage har både kromatoforer og lameller [2] . Celler, der vokser under aerobe forhold, har ikke kromatoforer. Kromatoforer indeholder meget protein , bakteriochlorophyller , carotenoider (f.eks. spirilloxanthin [3] ) samt fosfolipider . Kromatoforer kan udføre lysafhængig ATP - syntese , det vil sige, at de er nødvendige for fotosyntese. Da carotenoider kun optræder under anaerobe forhold, når cellen fotosyntetiseres, bliver celler kun farvet under anaerobe forhold [4] .

Fysiologi

Under anaerobe forhold i lyset kan R. rubrum eksistere som en fotoheterotrof eller fotoautotrof , og i mørke kan den vokse under mikroaerofile eller aerobe forhold [3] . Under aerobe forhold hæmmes fotosyntesen i R. rubrum- celler. Fiksering af CO 2 udføres ved hjælp af Calvin-cyklussen med nøgleenzymet Rubisco . Under fotoheterotrofe forhold spiller Calvin-cyklussen en vigtig rolle i balancen mellem redoxækvivalenter og tjener som deres reservoir [5] . R. rubrum  er den første bakterie, der er kendt for at udtrykke Rubisco under aerobe kemoheterotrofe forhold [6] .

R. rubrum er også en nitrogenfikserende bakterie , hvilket betyder, at den kan udtrykke og regulere nitrogenase  , et proteinkompleks, der katalyserer omdannelsen af ​​atmosfærisk nitrogen til ammoniak . På grund af denne vigtige kvalitet er R. rubrum blevet valgt af mange forskere som en modelorganisme til at forstå kredsløbet og reguleringen af ​​nitrogenfiksering [7] [8] [9] [10] . Det var på R. rubrum , at den post-translationelle regulering af nitrogenase først blev påvist. Det ligger i, at nitrogenaseproteinet modificeres ved ADP-ribosylering ved den 101. argininrest (Arg101) [11] . En sådan reaktion opstår som reaktion på tilstedeværelsen i miljøet af de såkaldte slukkefaktorer - L- glutamin eller ammoniak, såvel som når det bliver mørkt. Denne opførsel af mikroorganismen er forståelig: det er meget lettere at opnå nitrogen ved at adskille aminogrupper fra glutamin eller ved at assimilere ammoniak. Fraværet af lys gør processen med fotosyntese og, som en konsekvens, processen med nitrogenfiksering umulig [12] .

Ansøgning

Det Europæiske Rumagentur valgte Rhodospirillum rubrum S1H- stammen til fotoheterotrofisk assimilering af flygtige fedtsyrer i MELiSSA genoprettende livsstøttesystem [13] . Genetisk modificeret R. rubrum kan anvendes i bioteknologi til syntese af polyhydroxyalkanoater (naturlige bionedbrydelige polymerer , som i mange tilfælde kan erstatte ikke-nedbrydelige polymerer opnået fra olieprodukter), samt andre biopolymerer [14] fra syntesegas (en blanding ). af kulilte , kuldioxid og brint ). Syntesegas kan henholdsvis opnås ved pyrolyse af organisk affald [1] [15] [5] . R. rubrum har potentiale til anvendelse i spildevandsrensning [16] .

Noter

  1. ↑ 1 2 Heinrich D. , Raberg M. , Fricke P. , Kenny ST , Morales-Gamez L. , Babu RP , O'Connor KE , Steinbüchel A. Syngas-afledt PHA-syntese af mellemlang kædelængde i konstrueret Rhodospirillum rubrum.  (engelsk)  // Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. - 2016. - doi : 10.1128/AEM.01744-16 . — PMID 27520812 .
  2. ↑ HICKMAN DD , FRENKEL AW Strukturen af ​​Rhodospirillum rubrum.  (engelsk)  // The Journal of biophysical and biochemical cytology. - 1959. - Bd. 6. - S. 277-284. — PMID 14401694 .
  3. ↑ 1 2 Jo-Anne Chuckt, Kevin D. Barrow. Isoleringen af ​​isoagathenediol: en ny tricyklisk diterpen fra lipiderne i Rhodospirillum rubrum // Mikrobiologi. - 1995. - Bd. 141. - P. 2659-2663.
  4. ↑ COHEN-BAZIRE G. , KUNISAWA R. Rhodospirillum rubrums fine struktur.  (engelsk)  // The Journal of cell biology. - 1963. - Bd. 16. - S. 401-419. — PMID 14022119 .
  5. ↑ 1 2 Revelles O. , Tarazona N. , García JL , Prieto MA Carbon køreplan fra syngas til polyhydroxyalkanoater i Rhodospirillum rubrum.  (engelsk)  // Miljømikrobiologi. - 2016. - Bd. 18, nr. 2 . - S. 708-720. - doi : 10.1111/1462-2920.13087 . — PMID 26472698 .
  6. ↑ Narancic T. , Scollica E. , Kenny ST , Gibbons H. , Carr E. , Brennan L. , Cagney G. , Wynne K. , Murphy C. , Raberg M. , Heinrich D. , Steinbüchel A. , O' Connor K.E. Forståelse af de fysiologiske roller af polyhydroxybutyrat (PHB) i Rhodospirillum rubrum S1 under aerobe kemoheterotrofe forhold.  (engelsk)  // Anvendt mikrobiologi og bioteknologi. - 2016. - Bd. 100, nej. 20 . - P. 8901-8912. - doi : 10.1007/s00253-016-7711-5 . — PMID 27480532 .
  7. ↑ Teixeira PF , Jonsson A. , Frank M. , Wang H. , Nordlund S. Interaktion mellem signaltransduktionsproteinet GlnJ med de cellulære mål AmtB1, GlnE og GlnD i Rhodospirillum rubrum: afhængighed af mangan, 2-oxoglutarat og ADP/ ATP-forhold.  (engelsk)  // Mikrobiologi (Reading, England). - 2008. - Bd. 154, nr. Pt 8 . - S. 2336-2347. - doi : 10.1099/mic.0.2008/017533-0 . — PMID 18667566 .
  8. ↑ Selao TT , Nordlund S. , Norén A. Sammenlignende proteomiske undersøgelser i Rhodospirillum rubrum dyrket under forskellige nitrogenbetingelser.  (engelsk)  // Journal of proteome research. - 2008. - Bd. 7, nr. 8 . - s. 3267-3275. - doi : 10.1021/pr700771u . — PMID 18570453 .
  9. ↑ Wolfe DM , Zhang Y. , Roberts GP Specificitet og regulering af interaktion mellem PII- og AmtB1-proteinerne i Rhodospirillum rubrum.  (engelsk)  // Journal of bacteriology. - 2007. - Bd. 189, nr. 19 . - P. 6861-6869. - doi : 10.1128/JB.00759-07 . — PMID 17644595 .
  10. ↑ Jonsson A. , Teixeira PF , Nordlund S. Aktiviteten af ​​adenylyltransferase i Rhodospirillum rubrum påvirkes kun af alfa-ketoglutarat og umodificerede PII-proteiner, men ikke af glutamin, in vitro.  (engelsk)  // FEBS-tidsskriftet. - 2007. - Bd. 274, nr. 10 . - S. 2449-2460. doi : 10.1111 / j.1742-4658.2007.05778.x . — PMID 17419734 .
  11. ↑ Pope MR , Murrell SA , Ludden PW Kovalent modifikation af jernproteinet i nitrogenase fra Rhodospirillum rubrum ved adenosindiphosphoribosylering af en specifik argininrest.  (engelsk)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1985. - Bd. 82, nr. 10 . - s. 3173-3177. — PMID 3923473 .
  12. ↑ Neilson AH , Nordlund S. Regulering af nitrogenasesyntese i intakte celler af Rhodospirillum rubrum: inaktivering af nitrogenfiksering med ammoniak, L-glutamin og L-asparagin.  (engelsk)  // Journal of general microbiology. - 1975. - Bd. 91, nr. 1 . - S. 53-62. - doi : 10.1099/00221287-91-1-53 . — PMID 811763 .
  13. ↑ Leroy B. , De Meur Q. , Moulin C. , Wegria G. , Wattiez R. Nyt indblik i den fotoheterotrofiske vækst af den isocytratlyase-manglende lilla bakterie Rhodospirillum rubrum på acetat.  (engelsk)  // Mikrobiologi (Reading, England). - 2015. - Bd. 161, nr. Pt 5 . - s. 1061-1072. - doi : 10.1099/mic.0.000067 . — PMID 25737481 .
  14. ↑ Heinrich D. , Raberg M. , Steinbüchel A. Syntese af poly(3-hydroxybutyrat-co-3-hydroxyvalerat) fra ubeslægtede kulstofkilder i konstrueret Rhodospirillum rubrum.  (engelsk)  // FEMS mikrobiologibreve. - 2015. - Bd. 362, nr. 8 . - S. 038. - doi : 10.1093/femsle/fnv038 . — PMID 25761750 .
  15. ↑ Revelles O. , Beneroso D. , Menéndez JA , Arenillas A. , García JL , Prieto MA Syngas opnået ved mikrobølgepyrolyse af husholdningsaffald som råmateriale til polyhydroxyalkanoatproduktion i Rhodospirillum rubrum.  (engelsk)  // Mikrobiel bioteknologi. - 2016. - doi : 10.1111/1751-7915.12411 . — PMID 27677746 .
  16. ↑ Xu CR , Wu P. , Lang L. , Liu RJ , Li JZ , Ji YB Magnesiumioner, der forbedrer væksten og organisk reduktion af Rhodospirillum rubrum dyrket i spildevand gennem regulering af energimetabolismeveje.  (engelsk)  // Vandvidenskab og teknologi: et tidsskrift fra International Association on Water Pollution Research. - 2015. - Bd. 72, nr. 3 . - S. 472-477. - doi : 10.2166/wst.2015.236 . — PMID 26204080 .