Thermus aquaticus

Thermus aquaticus

Thermus aquaticus , S.A.M.
videnskabelig klassifikation
Domæne:bakterieType:Deinococcus-ThermusKlasse:Deinococci Garrity og Holt 2002Bestille:ThermalesFamilie:ThermaceaeSlægt:ThermusUdsigt:Thermus aquaticus
Internationalt videnskabeligt navn
Thermus aquaticus
Brock and Freeze 1969

Thermus aquaticus  (lat.) er en Gram -negativ, stavformet , ekstremt termofil bakterie af slægten Thermus . Den lever i de varme kilder i Yellowstone National Park og andre lignende regioner, gejsere ved temperaturer over 55 ° C. Først opdaget af Thomas  Brock og Hudson Freeze i Great Fountain-området i Yellowstone National Park .  Termostabile enzymer (især den termostabile Taq polymerase ) bruges som redskaber i molekylær genetisk forskning.  

Biologiske egenskaber

Gram -negativ stavformet bakterie. Danner ikke kapsler og sporer , nogle stammer er bevægelige og har flageller . I sollys producerer den en række forskellige pigmenter [1] . Ekstremt termofil kemoorganoheterotrof , en obligat aerobe [2] , udvikler sig ved temperaturer over 55 °C (den optimale temperatur er 70 °C). Bor i varme kilder, gejsere [2] , to stammer blev isoleret fra varmt postevand [3] .

Genom

Genomet af T. aquaticus stamme HB27 er repræsenteret af et 1894877 bp kromosom . og megaplasmid pTT27 med en størrelse på 232.605 bp. Der er stor lighed mellem genomet fra T. aquaticus og genomet fra den mesofile organisme Deinococcus radiodurans [4] . Genomsekventeringen af ​​T. aquaticus stamme Y51MC23 fortsætter, kromosomstørrelsen er 2340768 bp, kromosomet indeholder 2570 gener , hvoraf 2520 koder for proteiner , andelen af ​​G+C-par er 68% [5] . T, aquaticus stamme NTU103 har et 1965 bp pTA103 plasmid, der replikeres i et rullende ringmønster [6] . T. aquaticus angribes af bakteriofag IN93 , hvis genom er repræsenteret af et 19603 bp dobbeltstrenget cirkulært DNA -molekyle . [7]

Termostabile enzymer

T. aquaticus er en ekstremt termofil bakterie, derfor er T. aquaticus- enzymer termostabile og inaktiveres ikke ved forhøjede temperaturer. Nogle enzymer af T. aquaticus ( restriktionsenzym Taq I og især Taq polymerase) bruges aktivt som redskaber til molekylær genetisk forskning [8] .

Aldolase

I starten var det ikke klart, hvordan T. aquaticus kunne overleve under ekstreme temperaturforhold, så det var nødvendigt at studere T. aquaticus enzymer i detaljer, og hvordan de undgår denaturering ved så høje temperaturer. Et af de første enzymer, der blev undersøgt i T. aquaticus , var aldolase [9] .

RNA-polymerase

RNA-polymerase ( transkriptase ) var den første polymerase , der blev isoleret fra T. aquaticus i 1974 [ 10 ] .

Restriktionsendonuklease Taq I

Restriktionsendonuklease (restriktionsenzym) Taq I var et af de første T. aquaticus enzymer , der begyndte at blive brugt til molekylærgenetiske undersøgelser [13] . Restriktionsstedet er TCGA.

Taq polymerase

Taq- polymerase blev først isoleret og karakteriseret i 1976 [14] . Fordelene ved Taq- polymerase er dens evne til at arbejde ved forhøjede temperaturer (optimale 72-80 °C) og evnen til at opnå ren Taq- polymerase. I 1986 besluttede Kary Mullis at bruge Taq -polymerase til polymerasekædereaktionen (PCR), som  han opfandt i 1983 , fordi den kunne modstå den høje (94-96 °C) temperatur, der var nødvendig for DNA-denaturering, og der var ikke behov for at tilføje en ny portion dyr DNA-polymerase efter hver runde amplifikation . Taq - polymerasegenet blev derefter klonet og modificeret for at opnå et yderst effektivt kommercielt produkt [15] . Taq-polymerase er homolog med Escherichia coli DNA-polymerase I (pol I) [16] . Taq - polymerase bruges også i begrænset omfang i DNA- sekventering [17] , men på grund af det store antal fejl [18] (på grund af manglende 3',5'-exonuklease-aktivitet), Pfu-polymerase fra archaea Pyrococcus furiosus bruges oftere i sekventering og præcise analyser [19] (selvom AmpliTaqR polymerase har en fordel i forhold til Pfu polymerase i form af højere processivitet [20] ).

Ansøgning

T. aquaticus er en kilde til termostabile enzymer, der anvendes i molekylærbiologi (restriktionsenzym Taq I, RNA-polymerase, Taq - polymerase). Genomsekventering af T. aquaticus kan hjælpe i søgningen efter andre enzymer, der er nødvendige for bioteknologi ( proteaser [21] , amylomaltase [22] , NAD - oxidaser [23] ).

Se også

Noter

  1. ↑ Brock TD, Mercedes RE Fine Structure of Thermus aquaticus, an Extreme Thermophile// Journal of Bacteriology, okt 1970, bind 104. s. 509-517.
  2. ↑ 1 2 Brock TD og Freeze H. Thermus aquaticus gen. n. og sp. n., en ikke-sporulerende ekstrem termofil  (engelsk)  // Journal of Bacteriology : journal. - 1969. - Bd. 98 , nr. 1 . - S. 289-297 . — PMID 5781580 .
  3. ↑ Pask-Hughes R. og Williams RAD Ekstremt termofile gram-negative bakterier fra varmt  postevand //  Mikrobiologi : journal. — Mikrobiologisk Selskab, 1975. - Vol. 88 , nr. 2 . - s. 321-328 . - doi : 10.1099/00221287-88-2-321 . — PMID 1097586 .  (utilgængeligt link)
  4. ↑ Genomsekvensen af ​​den ekstreme termofile: Thermus thermophilus: Abstrakt: Nature Biotechnology . Hentet 17. august 2008. Arkiveret fra originalen 18. november 2008.
  5. ↑ uid=6010 Genomresultat
  6. ↑ ScienceDirect - Plasmid : Karakterisering af et rullende cirkelreplikationsplasmid fra Thermus aquaticus NTU103  (link utilgængeligt)
  7. ↑ uid=16835 Genomresultat
  8. ↑ Termostabile DNA-polymeraser Arkiveret 25. juni 2010.
  9. ↑ Freeze H., Brock TD Termostabil Aldolase fra Thermus aquaticus//J. Bact. 1970, bind. 101(2) s. 541-550
  10. ↑ Air GM, Harris JI DNA-afhængig RNA-polymerase fra den termofile bakterie Thermus aquaticus // FEBS Letters 1974, vol. 38(3) s. 277-281
  11. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 17. august 2008. Arkiveret fra originalen 31. oktober 2008. 
  12. ↑ Rekombinant Thermus aquaticus RNA-polymerase, et nyt værktøj til strukturbaseret analyse af transkription - Minakhin et al. 183(1):71 - The Journal of Bacteriology . Hentet 17. august 2008. Arkiveret fra originalen 27. august 2005.
  13. ↑ Sato S. En enkelt spaltning af Simian virus 40 (SV40) DNA af en stedspecifik endonuklease fra Thermus aquaticus, Taq I // J. Biochem (Tokyo), 1978 83 (2) S. 633
  14. ↑ Chien A., Edgar DB, Trela ​​JM Deoxyribonukleinsyrepolymerase fra den ekstreme termofile Thermus aquaticus  // J Bacteriol. - 1976. - T. 127 , no. 3 . - S. 1550-1557 . — PMID 8432 .
  15. ↑ Højt niveau ekspression, oprensning og enzymatisk karakterisering af fuldlængde Thermus aquaticus DNA-polymerase og en trunkeret form, der mangler 5' til 3' exonukleaseaktivitet. PCR-metoder Appl. maj 1993; 2(4):275-87 . Hentet 3. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 9. oktober 2017.
  16. ↑ Krystalstruktur af Thermus aquaticus DNA-polymerase . Hentet 17. august 2008. Arkiveret fra originalen 16. januar 2009.
  17. ↑ DNA-sekventering med Thermus aquaticus DNA-polymerase og direkte sekventering af polymerasekædereaktion-amplificeret DNA - PNAS . Hentet 17. august 2008. Arkiveret fra originalen 24. september 2015.
  18. ↑ Thermus aquaticus (Taq) fejlrater adn REP-PCR | British Journal of Biomedical Science | Find artikler på BNET
  19. ↑ ENZYMER TIL MOLEKYLÆR BIOLOGI OG GENTEKNIK. Nationalt informationscenter for videnskab og innovation Sciencerf.ru. I VIDENSKABENS VERDEN
  20. ↑ DNA-polymerase | molbiol.ru . Dato for adgang: 17. august 2008. Arkiveret fra originalen 29. januar 2009.
  21. ↑ http://cancerweb.ncl.ac.uk/cgi-bin/omd?Thermus+aquaticus+Rt41A+proteinase  (ikke tilgængeligt link)
  22. ↑ Thermus aquaticus ATCC 33923 Amylomaltase-genkloning og -ekspression og enzymkarakterisering: Produktion af cycloamylose - Terada et al. 65(3): 910 - Anvendt og miljømæssig mikrobiologi . Hentet 17. august 2008. Arkiveret fra originalen 8. december 2007.
  23. ↑ NADH-oxidase fra den ekstreme termofile Thermus aquaticus YT-1 - COCCO - 2005 - European Journal of Biochemistry - Wiley Online Library  (utilgængeligt link)

Links