Sulfolobaceae

Sulfolobaceae
Sulfolobus inficeret med Sulfolobus tengchongensis spindelformet virus 1 (STSV-1) [1] [2] [3] [4] . Til venstre og nederst på billedet ses to spindelformede viruspartikler spirende fra en archaea-celle. Skala = 1 µm
videnskabelig klassifikation
Domæne:ArchaeaType:Crenarchaeota ( Crenarchaeota Garrity og Holt 2002 )Klasse:TermoproteinBestille:Sulfolobales Stetter 1989Familie:Sulfolobaceae
Internationalt videnskabeligt navn
Sulfolobaceae Stetter 1989
Systematik hos Wikispecies Billeder på Wikimedia Commons DET ER   951476 NCBI   118883 EOL   7956

Sulfolobaceae  (lat.) er en familie af arkæer af typen Crenarchaeota , den eneste i ordenen Sulfolobales [ 5] [6] . Den første repræsentant for familien blev isoleret af T. Brock fra en varm kilde i Yellowstone National Park [7] . Den hed oprindeligt Caldariella acidophila , men arten er nu kendt som Sulfolobus acidocaldarius [8] [9] .

Beskrivelse

Repræsentanter for Sulfolobaceae er gram -negative kokker med uregelmæssig form, mobile eller immobile, der danner celleklynger . Hos arter af slægten Sulfolobus er cellerne 0,5-1 µm i diameter. Celler af Metallosphaera prunae har en diameter på omkring 1 µm, Acidianus - op til 1,5 µm, Stygiolobus - 0,5-1,8 µm, Sulfurisphaera - 0,5-1,8 µm [10] . Delingen er binær lig, den kan tage form af knopskydning [11] . Celler er omgivet af et S-lag af glycoprotein natur og er udstyret med pili [7] . Derudover har repræsentanter for slægten Sulfolobus et peritrich arrangement af flageller (archaeal flagella kaldes også archella) [12] .

Genomet af repræsentanter for Sulfolobaceae- familien er repræsenteret af et enkelt kromosom fra 2 til 3,5 megabaser (millioner basepar ) i længden. For arter af slægten Sulfolobus ( S. solfataricus , S. islandicus , S. acidocaldarius , S. tokodaii ), arter af slægten Methanosphaera ( M. sedula , M. yellowstonensis ) og Acidianus brierleyi kendes komplette genomiske sekvenser [13 ] .

Medlemmer af Sulfolobaceae er fakultative kemolitotrofer . Når de vokser på tætte medier, frigiver de pseudopodier , som klæber til svovl- og pyritkrystaller . Svovl og pyrit tjener som elektronacceptorer [14] . Nogle repræsentanter assimilerer CO 2 gennem Ivens-Buchanan-Ernon-cyklussen ( reduktiv tricarboxylsyrecyklus ). Resten bruger komplekse organiske stoffer og får energi fra aerob respiration eller gæring [11] .

Medlemmer af familien er aerober , fakultative anaerober eller obligatoriske anaerober . Termofile eller hypertermofiler , den optimale temperatur for vækst er 60-90 °C. Acidofiler , optimal pH 2. Optimal saltholdighed - 0,03 M NaCl [11] .

For at opnå en fordoblingstid på 4,5 timer i Sulfolobus er det nødvendigt at tilsætte sukkerarter , trypton og andre komplekse organiske forbindelser til mediet; væksten på svovlforbindelser er meget langsommere [15] .

Konjugative plasmider [12] af familiemedlemmer er kendt , såvel som vira , der påvirker dem , for eksempel kan arter af slægten Sulfolobus blive påvirket af vira fra Fuselloviridae og Rudiviridae [8] familierne .

Nogle arter af familien, såsom Sulfolobus acidocaldarius og S. tokodaii , vil udskille sulfolobiciner, specielle proteiner , der hæmmer væksten af ​​andre repræsentanter for Sulfolobaceae [15] .

Systematik

Analyse af 16S rRNA-gensekvenserne viste , at Sulfolobaceae -familien (den eneste i Sulfolobales -ordenen ) danner en separat klynge i Thermoprotei -klassen (den eneste i Crenarchaeot-typen), adskilt fra de øvrige 4 ordener, som er tættest på Thermoproteales -ordenen [16] .

Klassifikation

Fra juni 2017 omfatter familien 6 slægter [5] [6] :

• Genus Acidianus Segerer et al. 1986 emend. Plumb et al. 2007 [ syn. Desulfurolobus Zillig og Böck 1987 ] (4-9 arter , 1 art kandidat ). Sfæriske celler, der vokser ved 65-95°C (optimalt - 90°C). En lav GC-sammensætning er karakteristisk  - 31%. fakultative anaerober. De kan bruge S 0 til både aerob og anaerob metabolisme . Under anaerobe forhold tjener H2 som energikilde , og H2S tjener som reaktionsprodukt [17 ] . Repræsentanter for slægten lever i varme kilder rundt om i verden [18] .
• Slægten Metallosphaera Huber et al. 1989 (5-6 arter). Motile celler, der kan danne aggregater. GC sammensætning 45%. Aerob, fakultativ kemolitotrof. Den lever af sulfidmalme såvel som af elementært svovl. Kan bruge pepton [8] . Repræsentanter for slægten blev isoleret fra hydrotermiske kilder og reservoirer, samt miner i Italien , Tyskland , Kina og Japan [18] .
• Slægten Stygiolobus Segerer et al. 1991 (1 art). Streng aerobe, acidophilus, streng kemolitotrof. Det modtager energi fra oxidation af molekylært brint med svovl til svovlbrinte [17] . GC-sammensætningen er omkring 38% [19] . Den eneste art af slægten ( St. azoricus ) blev isoleret fra solfatariske marker på Azorerne [ 20] . 
• Slægten Sulfodiicoccus Sakai og Kurosawa 2017 (1 art) - fraværende fra LPSN . En enkelt art af Sulfodiicoccus acidiphilus er blevet isoleret fra en varm kilde i Japan [21] .
• Slægten Sulfolobus Brock et al. 1972 typus (6-12 arter). Aerobe kemolitotrofer, vokser ved temperaturer op til 90 ° C og pH 1-5. En lav GC-sammensætning er karakteristisk - 37%. Oxider H 2 S til S 0 og H 2 SO 4 , fikser kuldioxid som den eneste kilde til kulstof ( chemolithoautotrofer ). De kan vokse som organotrofer på pepton og aminosyrer . Ved høje temperaturer kan den oxidere Fe 2+ til Fe 3+ , som bruges til at udvaske jern- og kobbermalme . MoO 4 2− eller Fe 3+ [17] kan bruges i stedet for oxygen . Typearten S. solfataricus er blevet isoleret fra solfatariske marker i Italien . Andre medlemmer af slægten blev isoleret fra varme kilder og calderaer i Nordamerika , Japan, Island og Kina [12] .
• Slægten Sulfurisphaera Kurosawa et al. 1998 (1 art). Fakultativ anaerobe, aerob vækst sker på komplekse organiske substrater, og aerob vækst involverer anvendelse af S 0 og H 2 med dannelse af H 2 S. GC-sammensætning 33% [19] . En enkelt art af slægten Sulfurisphaera ohwakuensis er blevet isoleret fra en varm kilde i Japan [20] .
• Slægten Sulfurococcus Golovacheva et al. 1995 (1 art) - fraværende fra NCBI . Forpligte aerobe, oxider S 0 og sulfidmalme til svovlsyre . Alle stammer er fakultative heterotrofer , karakteriseret ved organotrofisk vækst på komplekse organiske substrater og sukkerarter. GC-sammensætningen er omkring 45 % [19] . Den eneste art S. yellowstonensis blev isoleret i en geotermisk kilde i Yellowstone National Park ( USA ) og i Uzon- vulkanens krater ( Kamchatka , Rusland ) [22] .

Fylogeni

Ifølge analysen af ​​16S rRNA-gensekvenserne er familien opdelt i seks separate fylogenetiske grupper, der udgør to grene. En af grenene er dannet af to klynger svarende til slægterne Metallosphaera og Acidianus . Den anden gren omfatter arter af slægten Sulfolobus : S. tokodaii og S. yangmingensis , såvel som arten Sulfurisphaera ohwakuensis , disse tre arter danner den tredje fylogenetiske klade . Den fjerde klade er dannet af typearten af ​​slægten Sulfolobus - S. acidocaldarius , samt arten Stygiolobus azoricus . Den femte klade omfatter S. solfataricus og S. shibatae , ifølge nogle kilder omfatter den også arterne S. islandicus og S. tengchongensis . Den sidste klade omfatter kun arten S. metallicus [16] .

Ansøgning

Repræsentanter for slægten Sulfolobus er modelorganismer fra arkæerne. De kan også være af bioteknologisk betydning på grund af deres lette dyrkning (aerobe heterotrofer). De kan også bruges til fermentering i stor skala , og deres genomiske sekvenser og mange biokemiske egenskaber er kendte [23] .

Noter

1. ↑ Robb F., Antranikian G., Grogan D., Driessen A. (Redaktører) (2007) "Thermophiles: Biology and Technology at High Temperatures", CRC Press, ISBN 978-0849392146 , pp. 231-232
2. ↑ Krupovic et al. (2014) "Unification of the Globally Distributed Spindle-Shaped Viruses of the Archaea", Journal of Virology 88: 2354–2358 doi : 10.1128/JVI.02941-13 .
3. ↑ Hochstein R., Bollschweiler D., Engelhardt H., Lawrence CM, Young M. (2015) "Large Tailed Spindle Viruses of Archaea: a New Way of Doing Viral Business", Journal of Virology 89(18): 9146-9149 . doi : 10.1128/JVI.00612-15 .
4. ↑ "Ujævn fordeling af vira tyder på overraskende evolutionær kraft", Scientific American [1] Arkiveret 8. august 2017 på Wayback Machine
5. ↑ 1 2 Klassifikation af domæner og phyla - Hierarkisk klassifikation af prokaryoter (bakterier) : Version 2.0  : [ eng. ]  // LPSN. - 2016. - 2. oktober.
6. ↑ 1 2 Taksonomibrowser: Sulfolobales  : [ eng. ]  // NCBI.  (Få adgang: 30. juli 2017) .
7. ↑ 1 2 Vorobyova, 2007 , s. 326.
8. ↑ 1 2 3 Vorobyova, 2007 , s. 328.
9. ↑ Le TN , Wagner A. , ​​Albers SV Et konserveret hexanukleotidmotiv er vigtigt i UV-inducerbare promotorer i Sulfolobus acidocaldarius.  (engelsk)  // Mikrobiologi (Reading, England). - 2017. - Bd. 163, nr. 5 . - s. 778-788. - doi : 10.1099/mic.0.000455 . — PMID 28463103 .
10. ↑ The Prokaryotes, 2014 , s. 328-330.
11. ↑ 1 2 3 Pinevich, 2006 , s. 92.
12. ↑ 1 2 3 The Prokaryotes, 2014 , s. 328.
13. ↑ The Prokaryotes, 2014 , s. 324, 328.
14. ↑ Vorobyova, 2007 , s. 326-327.
15. ↑ 1 2 The Prokaryotes, 2014 , s. 337.
16. ↑ 1 2 The Prokaryotes, 2014 , s. 323-324.
17. ↑ 1 2 3 Vorobyova, 2007 , s. 327.
18. ↑ 1 2 The Prokaryotes, 2014 , s. 329.
19. ↑ 1 2 3 Huber Harald , Stetter Karl O. Sulfolobaceae  (engelsk)  // Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. - 2015. - 14. september. - S. 1-2 . - doi : 10.1002/9781118960608.fbm00087 .
20. ↑ 1 2 The Prokaryotes, 2014 , s. 330.
21. ↑ Sakai HD , Kurosawa N. Sulfodiicoccus acidiphilus gen. nov., sp. nov., en svovlhæmmet termoacidofil arkæon tilhørende ordenen Sulfolobales isoleret fra en terrestrisk sur varm kilde.  (engelsk)  // Internationalt tidsskrift for systematisk og evolutionær mikrobiologi. - 2017. - Bd. 67, nr. 6 . - S. 1880-1886. - doi : 10.1099/ijsem.0.001881 . — PMID 28629504 .
22. ↑ Reysenbach Anna-Louise. Sulfurococcus  (engelsk)  // Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. - 2015. - 14. september. - S. 1-3 . - doi : 10.1002/9781118960608.gbm00402 .
23. ↑ The Prokaryotes, 2014 , s. 340.

Litteratur

• Vorobyova L. I. Archei: en lærebog for universiteter. - M . : ICC "Akademkniga", 2007. - 447 s. - ISBN 978-5-94628-277-2 .
• Pinevich A. V. Mikrobiologi. Biologi af prokaryoter: i 3 bind - St. : Forlag ved St. Petersborg Universitet, 2006. - T. I. - 352 s. — ISBN 5-288-04057-5 .
• Prokaryoterne. Andre store slægter af bakterier og arkæerne / Eugene Rosenberg, Edward F. DeLong, Stephen Lory, Erko Stackebrandt, Fabiano Thompson. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014. - ISBN 978-3-642-38954-2 . - doi : 10.1007/978-3-642-38954-2 . Arkiveret 5. august 2017 på Wayback Machine
• The nomenclatural types of the orders Acholeplasmatales, Halanaerobiales, Halobacteriales, Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales, Planctomycetales, Prochlorales, Sulfolobales, Thermococcales, Thermoproteales and Verrucomicrobiales are the genera Acholeplasma, Halanaerobium, Halobacterium, Methanobacterium, Methanobacterium, Methanococcus, Methanomices, Plannctomyrobium, Sulfolobales, Thermococcus, Thermoproteus og Verrucomicrobium, henholdsvis. Opinion 79.  (Engelsk)  // International journal of systematic and evolutionary microbiology. - 2005. - Bd. 55, nr. Pt 1 . - S. 517-518. - doi : 10.1099/ijs.0.63548-0 . — PMID 15653928 .
• Cavalier-Smith T. Den neomuranske oprindelse af arkæbakterier, den negibakterielle rod af det universelle træ og bakteriel megaklassificering.  (engelsk)  // Internationalt tidsskrift for systematisk og evolutionær mikrobiologi. - 2002. - Bd. 52, nr. Pt 1 . - S. 7-76. - doi : 10.1099/00207713-52-1-7 . — PMID 11837318 .