Sulfolobus metallicus

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez
Infobox info icon.svg
Sulfolobus metallicus
Rendszertani besorolás
Domén: Archaea
Ország: Crenarchaeota
Törzs: Crenarchaeota
Osztály: Thermoprotei
Rend: Sulfolobales
Család: Sulfolobaceae
Nemzetség: Sulfolobus
Faj: S. metallicus
Tudományos név
'''''Sulfolobus metallicus'''''
Huber and Stetter 1992
Hivatkozások
Wikifajok

A Wikifajok tartalmaz Sulfolobus metallicus témájú rendszertani információt.

A Sulfolobus metallicus a Sulfolobus nem egy termofil és gömb alakú faja.[1] Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek. Obligát kemolitoautotróf, az energiát például kén oxidációjával szerzi. Típustörzse Kra 23 (DSM 6482). Felhasználási lehetőségei azon a képességén alapulnak, hogy savas és forró környezetekben fém tápközegen növekedni tud.

Taxonómia[szerkesztés]

A "metallicus" név latin jelentése "a bányász". A Sulfolobus sp. strain 7r sp. nov. közeli rokona a Sulfolobus metallicusnak hasonló filogenetikai tulajdonságokkal.[2] Mindkettő termoacidofil természetű.

Története[szerkesztés]

Először 1991-ben Gertrud Huber és Karl O. Stetter izolálta szolfatára mezőkről Izlandon. Az összegyűjtött mintákat fémmel kiegészített tápközegen növesztették savas feltételek alatt, optimális hőmérsékletnél ami 65⁰C volt. Miután kimutatták hogy képes kén vegyületeket oxidálni a kutatók megvizsgálták a potenciális oxidáló képességét a kén kibocsátás csökkentéséhez.[3]

Anyagcsere[szerkesztés]

Obligát aerob kemolitotróf,[4] mert kéntartalmú ásványokat oxidál például piritet, kalkopiritet, elemi ként és szfaleritet kénsavvá. Képes Vas(II) is oxidálni.[5]

Van egy egyedülálló II típusú NADH dehidrogenáza vas-kén klaszterek nélkül amik kovalensen kapcsolódnak egy flavin molekulához.[4]

Genetika[szerkesztés]

GC-tartalma körülbelül 38 mol%.[1]

Fehérje gének[szerkesztés]

Bár a teljes genomját nem szekvenálták a kódoló szekvenciáit néhány génnek szekvenáltákː

Karboxiláz gének[szerkesztés]

Találtak biotin-karboxilázt, karboxil-transzferázt és a biotin-karboxil-szállító-proteint kódoló géneket.[6] Az aminosav maradvány szekvenciáit annak a három fehérjének amik ezen gének által vannak kódolva szintén szekvenálták mikroszekvenálás használatával. Biotin-karboxiláz, a karboxil- transzferáz és a biotin karboxil-szállító fehérje valószínűleg egy fehérje komplex ami segít megkötni a szén-dioxidot az autotrófiához.

fox gének[szerkesztés]

Az S. metallicus felszabályozó gének amik segítik a növekedését magasabb kén és vas koncentrációjú környezetekben.[7] Van egy génklasztere a Fox gének amik a membrán fehérjéket kódolják amik hasonlítanak a citokróm c-oxidázra. A gén ami a kén oxigenáz-reduktázt kódolja kifejeződik amikor az archaea kén tápközegen növekszik. A cDNS-t a fox géneknek amik ismertek más kén oxidáló sejtekben a fox gének jelenlétének tesztelésére használják a Sulfolobus metallicusban.

Törzsfejlődés[szerkesztés]

Egy 16S rRNS analízist végeztek a Sulfolobales tagjain egy filogenetikai fát készítve. A legközelebbi tag a Sulfolobus LM törzs amivel a 16S rRNS kódoló genom 98,2%-án osztozik. A Sulfolobalesből legkevésbé a Sulfolobus hakonensishez kapcsolódik 15,7% különbség van a 16S rRNS kódoló génjeikben. Az S. metallicus 87,7%-ban hasonlít a S. hakonensisre, 87,6%-ban hasonlít a A. brierleyire, 87,4% hasonlít a M. sedulara, 87,5% hasonlít a M. prunaera, 88,5% hasonlít a A. ambivalens és 88,8% hasonlít a A. infernus.

Élettan[szerkesztés]

Gömb alakú.[1] Sejtborítása tartalmaz egy S-réteget, és izoprenil-éter lipideket. A lipidek védik a savas környezettől amiben él miközben fenntartja a stabilitását magas hőmérsékletnél.[8]

Magas szintű polifoszfátja van.[9]

Felhasználása[szerkesztés]

Biológiai lúgozás[szerkesztés]

Egy kulcsszervezete a réz, kobalt, nikkel és arany biológiai lúgozásának. A biológiai lúgozási technikákat lehet használni hogy fém-szulfidokat válasszanak szét ionos fémekké amiket össze lehet gyűjteni, és hidrogén-szulfiddá.[10] A folyamat savas protonokat és oxidált vasat (Fe3 +) követel meg. A Sulfolobus metallicus egy acidofil nem csak ellenáll a savas feltételeknek amik szükségesek biológiai lúgozáshoz, de termel kénsavat amit képes használni a biológiai lúgozási folyamatban és fenntartja a szükséges szintjét az oxidált vasnak az anyagcseréjén keresztül. A biológiai lúgozást hőmérsékleten elősegítő termofilek mint a Sulfolobus metallicus kimutatták hogy hatékonyabbak mint a mezofilekkel történő biológiai lúgozás.[11]

Kén oxidációja[szerkesztés]

Potenciálisan használható hogy felszámoljon redukált kénvegyületeket, mint például H2S közel a városi területekhez amik zavaró szagokat okoznak. Számos iparágnak H2S gáz kibocsátása van, ami jelen van számos környezeti problémában valamint egy büdös szagban. Kimutatták hogy képes oxidálni ezeket a vegyületeket és potenciálisan megszabadít sok ilyen kibocsátástól.[12] Számos az ezen ipari kibocsátások közül magas hőmérsékleten és alacsony koncentrációban fordul elő. Van egy előnye más mikrobákhoz képest a kén oxidációjának feladatában a tény hogy egy termofil, így tudják a redukált kén kezelésére használni ipari hőmérsékleten, aminek más kén oxidálók nem tudnak ellenállni.

Archeális foszfolipidek[szerkesztés]

Használ tömegesen termelt archeális foszfolipideket. Ezeknek a lipideknek sokat ígérő alkalmazásaik vannak a gyógyszeradagolásban liposzómákként működve, vagy lehet kenőanyagokként használni őket de költséges lehet szintetizálni. Potenciálisan használható hogy egy olcsóbb módját adja ezen lipidek szintetizálásának. Ha a Sulfolobus metallicus használható mint egy biológiai lúgozó ipari mértékben, a volumene több tonna per napra nőhet. A kutatók képesek centrifugálni az oldatot és elkülöníteni a lipidet a fém kitermelés gátolása nélkül.

Cink kötő domének[szerkesztés]

Képes szintetizálni két izoformáját a ferredoxinnak: FdA és FdB. A harmadlagos szerkezete a ferredoxinnak tipikusan cink ionokkal történő elektrosztatikus kölcsönhatásokkal stabilizált.[13] Az S. metallicusban a FdA kötődik a cink ionhoz, de az FDB nem. Ezért az S. metallicus jó modellként szolgál annak a tanulmányozásához hogy hogyan hat a cinkkötés a fehérjék stabilitására mint a ferredoxin.

Növekedés és a tolerancia[szerkesztés]

50 °C és 75 °C között nő (ami azt jelenti hogy egy hipertermofil archaea), savas környezetben 1.0 és 4.5. pH között. 0-3% NaCl között nő.

Polifoszfát[szerkesztés]

Képes elviselni akár 200 mM réz-szulfátot. Modellszervezetként használták a fém transzport mechanizmusának tanulmányozásához használva polifoszfátot mert ennek az archeának nagyobb kapacitása van a polifoszfát felhalmozásához mint más Sulfolobusnak.[9] Javasolták hogy a polifoszfátok magas szintű felhalmozódása hozzájárul ezen réz ionok toleranciájának mechanizmusához. A kutatók ezeket az archeákat egy fokozott koncentrációjú fémbe helyezték, és azt találták hogy az exopolifoszfatáz aktivitás növekedett mivel a polifoszfát szint csökkent. Ez azt sugallja hogy a Sulfolobus képes elviselni a fémeket egy polifoszfát mechanizmuson keresztül.

Források[szerkesztés]

  1. a b c (1991. április 23.) „Sulfolobus metallicus, sp. nov., a Novel Strictly Chemolithoautotrophic Thermophilic Archaeal Species of Metal-Mobilizers”. Systematic and Applied Microbiology 14 (4), 372–378. o. DOI:10.1016/S0723-2020(11)80312-7. ISSN 0723-2020.  
  2. Suzuki, Toshiharu, et al. "Sulfolobus tokodaii sp. nov. (f. Sulfolobus sp. strain 7), a new member of the genus Sulfolobus isolated from Beppu Hot Springs, Japan." Extremophiles 6 (2002): 39-44. Web. 9 Mar. 2015.
  3. Morales M (2011. április 23.). „Bio-oxidation of H2S by Sulfolobus metallicus”. Biotechnol Lett 33 (11), 2141–5. o. DOI:10.1007/s10529-011-0689-2. PMID 21744275.  
  4. a b Bandeiras, Tiago M., et al. "The Respiratory Chain Of The Thermophilic Archaeon Sulfolobus metallicus: Studies On The Type-II NADH Dehydrogenase." BBA – Bioenergetics 1557.1-3 (2003): 13. Academic Search Complete. Web. 11 Feb. 2015.
  5. Auernik, Kathryne S., Yukari Maezato, Paul H. Blum, and Robert M. Kelly. "The Genome Sequence of the Metal Mobilizing, Extremely Thermoacidophilic Archaeon Metallosphaera sedula Provides Insights into Bioleaching-Associated Metabolism." Applied and Environmental Microbiology 74.3 (2008): 682-692. Print. 10 Mar. 2015.
  6. Burton,N., Williams, T. and Norris, P. "Carboxylase genes of Sulfolobus metallicus". Arch Microbiol 172.6 (1999): 349-353. Web. 23 April 2015.
  7. (2007. április 23.) „Ferrous Iron- and Sulfur-Induced Genes in Sulfolobus metallicus”. Applied and Environmental Microbiology 73 (8), 2491–2497. o. DOI:10.1128/AEM.02589-06. ISSN 0099-2240.  
  8. Bode, Moira L., et al. "Extaction, Isolation And NMR Data Of The Tetraether Lipid Calditoglycerocaldarchaeol (GDNT) From Sulfolobus Metallicus Harvested From A Bioleaching Reactor." Chemistry & Physics Of Lipids 154.2 (2008): 94-104. Academic Search Complete. Web. 2 Apr. 2015.
  9. a b Remonsellez, Francisco, Alvaro Orell, and Carlos A. Jerez. "Copper tolerance of the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus metallicus: possible role of polyphosphate metabolism." Microbiology 1 (2006): 59-66. Web.10 Mar. 2015.
  10. Rodríguez, Y., Ballester, A., Blázquez, M., González, F., Muñoz, J., 2003. New information on the chalcopyrite bioleaching mechanism at low and high temperature. Hydrometallurgy 71, 47–56.
  11. Li, Alin, and Songtao Huang. "Comparison Of The Electrochemical Mechanism Of Chalcopyrite Dissolution In The Absence Or Presence Of Sulfolobus Metallicus At 70°C." Minerals Engineering 24.13 (2011): 1520-1522. Academic Search Complete. Web. 29 Apr. 2015.
  12. Morales, M. et al. "Bio-oxidation of H2S by Sulfolobus metallicus". Biotechnol Lett (2011): 2141-2145. Web. 23 April 2015.
  13. Rocha, Rita, et al. "Natural Domain Design: Enhanced Thermal Stability Of A Zinc-Lacking Ferredoxin Isoform Shows That A Hydrophobic Core Efficiently Replaces The Structural Metal Site." Biochemistry 45.34 (2006): 10376-10384. Academic Search Complete. Web. 29 Apr. 2015.