Methanococcoides burtonii
 | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rendszertani besorolás | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| Tudományos név | ||||||||||||||||
| ''Methanococcoides burtonii'' Franzmann et al. 1993 | ||||||||||||||||
| Hivatkozások | ||||||||||||||||
 A Wikifajok tartalmaz Methanococcoides burtonii témájú rendszertani információt. |
A Methanococcoides burtonii a Methanococcoides nembe tartozó Archaea faj. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek. Metilotróf, metanogén szervezet. Először az Ace-tóban izolálták az Antarktiszon.[1] Típustörzse DSM 6242.
Az extremofil Methanosarcinaceae család tagja, aminek mindhárom nemének fajai gömbölyűek.[2] Alkalmazkodott az Antarktiszi élethez, az Ace-tóban él ahol a hőmérséklet tartósan 1-2 °C. Az osztrák limnológus Harry Burton fedezte fel. Az optimális hőmérséklet a növekedéséhez 23 °C. Képes növekedni metilezett szubsztrátokkal, és széles körű hőmérséklet növekedést tolerál (< 4°-29 °C). A hideghez való alkalmazkodásába beletartozik a membrán lipidjeinek specifikusan megváltozott telítetlensége, és a flexibilis fehérjéi. Szabálytalan gömb alakú 0-1,8 mikrométer átmérőjű. Egyedül vagy párokban fordul elő. Mozgékony, egy ostora van. Hiányoznak belőle a raktározó struktúrák és a belső membránok a citoplazmában. Telepképző archaea általában <1 milliméteres telepekben fordul elő, amik kör alakúak és konvexek. UV fény alatt sejtjei kéken fluoreszkálnak. Optimális kiindulási pH a növekedéséhez 7,7. Két anyag stimulálja a növekedését, az élesztőkivonat és a triptikáz szója agar. Rezisztens a következő anyagokra: penicillin, ampicillin, tetraciklin, vankomicin és eritromicin. Bár képes túlélni extremofil környezetben 1-2 °C-on, optimálisan 23 °C nő. Obligát metilotróf metanogén szervezet. Képes metilaminokat és metanolt használni a növekedéshez, de nem képes formiátot H2CO2 és acetátot használni a növekedéshez. A metán egy üvegházhatású gáz, és a metanogének kritikus szerepet játszanak a globális felmelegedésben és a globális szén ciklusban a metántermelés révén.
Alkalmazkodása a hideghez[szerkesztés]
Az energiatermelése és a bioszintézis útjai kiemelt szerepet játszanak a hideghez való alkalmazkodásában. Proteomikai kutatás szerint a sejt E alegysége nagyobb az alacsony hőmérsékleti növekedés alatt. Ez azt jelzi hogy specifikus szerepet tölt be a transzkripció szabályozásában, és részt vesz benne alacsony hőmérsékleten, vagy megkönnyíti a transzkripciót alacsony hőmérsékleten. A szabályozó mechanizmusai az E. coli hideg sokk indukálta RNS helikáz génekre hasonlítanak. Így ezek a mechanizmusok hasonlóak baktériumok hideghez való alkalmazkodásához. 4 °C-on alacsonyabb a Hsp70 szintje de magasabb a PPIáz szintje, ami lehetséges, hogy azt jelzi, hogy a fehérje feltekeredés egy hőre érzékeny folyamat, és hozzájárulhat a hideghez való alkalmazkodásához. Számos a metanogenezisben részt vevő gén termikusan szabályozott, és a szabályozás magában foglalja a gének expresszióját az operonokban, a fehérje módosításban, és a pirrolizint tartalmazó TMA-MT szintézisében. 4 °C-on nagyobb a metanogenezisben kifejezett gének fehérjéinek és/vagy mRNS szintje, amelyek proton mozgási energiát állítanak elő a celluláris folyamatokhoz, beleértve az ATP-szintézist, és az acetil-CoA-vezető aminosav-anyagcsere utakat. 4 °C-on GDH és GAPDH (a nitrogén és a szén anyagcsere kulcs enzimjei) megnövekedett szinten van jelen, jelezve az alapvető nitrogén és szén anyagcsere hatékony szabályozását, összhangban a hidegben növekedő szervezet evolúciójával.[3]
Membrán szerkezete és flexibilis fehérjéi[szerkesztés]
Az archaea domén teszi ki a mikrobiális biomassza nagy részét a hideg környezetben, azaz az Ace-tóban, ahol az M. burtonii-t felfedezték. Mivel a vad típusú szervezetek többségének a lipid kettősrétege merevvé válik a hőmérséklet csökkenésével. Azonban a telítetlen zsírsavak növekvő aránya a membránban folyékony kristályos állapotban tartja, ezt deszaturáz enzim használatával éri el. A de novo szintézis lehetővé teszi az állandó alkalmazkodását a hideg környezethez. Az M. burtonii telítetlen diéter lipideket tartalmaz, amik jelenléte egy olyan mechanizmust biztosít, ami segíti a hideghez való alkalmazkodását. A telítetlen diéter lipidek hőmérséklet érzékenyek, és növekedéskor a hőmérséklet befolyásolja a membrán telítetlenségének arányát. Ez azt bizonyítja, hogy képes kontrollálni hőmérséklettől függően a membránfluiditását. Egyéb a membrán telítetlenségért, és így a hideg alkalmazkodásért potenciálisan felelős molekulák az izoprenoid oldalláncok. Két specifikus enzimje a acetoacetil-CoA-tioláz és a HMG-CoA-szintáz részt vesznek a melavonát reakcióútban. Az ilyen módon előállított izoprenoid láncok teljes mértékben telítetlenek.[4] Magas arányban tartalmaz nem töltött poláros aminosavakat főleg glutamint, és treonint. Alacsony arányban tartalmaz hidrofób aminosavakat főleg leucint. Jelentős az tRNS stabilitás szempontjából a GC-tartalom. Fő foszfolipidjei: arkeol-foszfatidilglicerin, arkeol-foszfatidilinozitol, hidroxiarkeol-foszfatidilglicerin, hidroxiarkeol-foszfatidilinozitol. Minden foszfolipid osztályok tartalmaz egy sor telítetlen analógot, a telítetlenségi mértéke függ a foszfolipid osztálytól. A telítetlen lipidek aránya a növekedő sejtekben szignifikánsan magasabb 4 °C-on mint 23 °C-on. A 3-hidroxi-3-metil-glutaril-koenzim-A-szintáz, farnezil-difoszfát szintetáz és a geranil-geranil-difoszfát szintetáz expresszált a proteomjában. A melavonát útvonalon szerepet játszó gén, és a foszfatidilinozitol és foszfatidil képződésért felelős folyamatok megtalálhatók a genomjában.[5] 163 fehérjéjét azonosították.[6]
Genom szerkezet és evolúció[szerkesztés]
Genomja egy kör alakú kromoszómából áll, és 2,575,832 bázispár hosszú. A genomját az aberráns szekvenciák magasabb szintje jellemzi a többi archeához képest. Képes megtartani a kodon használatát erősen ferde aminosav tartalom mellett. Ez volt a hideghez való alkalmazkodásához vezető fő evolúciós lépés. Számos jelentős génkészlet felülreprezentált a genomjában. Például jelentősen felülreprezentáltak a szignáltranszdukciós hisztidin kinázok, a REC-A szupercsalád ATPázok és a Che-Y-szerű reakció szabályozók, valamint számos transzpozáz. Továbbá más archaea genommal összehasonlítva felülreprezentáltak a genomjában a védelmi és mozgási mechanizmusért felelős génkészletek. De alulreprezentáltak a nukleotid transzlációért és a nukleotid anyagcseréjért felelős génkészletek.[7]
ABC transzporterek[szerkesztés]
Nincsenek ABC transzporterei a peptidek számára. Nincs ABC-transzporter-permeáza a peptideknek ami egy jelentős különbség közte és a Methanosarcinaceae család többi tagja közt. Emiatt nem tudja a peptideket transzportálni, és így nem tudja azokat a növekedésben használni.
Anyagcsere[szerkesztés]
Használja a glikolízist és a glukoneogenezist. Van III-as típusú ribulóz, 1-5-bifoszfát-karboxiláz/oxigenáz enzimje, de nincs foszforibulokináz génje. Acetil-CoA-ból metil-tetrahidroszarkinapterint és szén-dioxidot állít elő. Az utóbbi reakcióúton szén-monoxid-dehidrogenáz/acetil-CoA-szintáz enzimet használ. Nem tud szenet megkötni. Továbbá ADP függő cukor kinázokat használ a glikolízisben. Ha alacsony az energia szinjte és/vagy a környezete anaerob akkor ATP-t használ, amit 3-PGA-ból állít elő.
Aminosav szintézis[szerkesztés]
A ciszteint tRNS függő útvonalon és O-acetil-szerin útvonalon állítja elő. A pirrolizint pirrolizil-tRNS-szintetáz enzim használatával állítja elő.
Metanogenezis[szerkesztés]
Az energiát metilcsoportok oxidációjával állítja elő hogy szén-dioxidot metánná redukáljon. Ezért obligát metilotróf metanogénnek nevezik. A metanogén növekedés hidrogén jelenlétében három hidrogenázt igényel: ECh, Frh/Fre, és Vho, de az M. burtonii ezeket nem tartalmazza. A növekedéshez nem használ formiátot H2:CO2 vagy acetátot.
Szignáltranszdukció[szerkesztés]
A genomja is tartalmaz egy kemotaxis mechanizmust, amely egy kemotaxis fehérjéből (a kemotaxis hisztidin-kinázból), és egy kemotaxis válasz regulátorból áll. A környezetét különböző protein-kinázokon keresztül érzékeli. Obligát anaerob szervezet, az oxigént intracelluláris kinázokkal ismeri fel. Amik más elemeket is felismernek, ami nélkülözhetetlen a túléléséhez.
Jegyzetek[szerkesztés]
- ↑ (1992. május 3.) „A Methanogenic Archaeon from Ace Lake, Antarctica: Methanococcoides burtonii sp. nov.”. Systematic and Applied Microbiology 15 (4), 573–581. o. DOI:10.1016/S0723-2020(11)80117-7. ISSN 07232020.
- ↑ Franzmann, P.D. (1992. május 3.). „A Methanogenic Archeon from Ace Lake, Antarctica: Methanococcoides burtonii sp. nov.”. System. Appl. Microbiol. 15, 573–581. o. DOI:10.1016/s0723-2020(11)80117-7.
- ↑ Goodchild, Amber (2004. május 3.). „A proteomic determination of cold adaptation in the Antarctic archeon, Methanococcoides burtonii”. Molecular Microbiolgy 53 (1), 309–321. o. DOI:10.1111/j.1365-2958.2004.04130.x. PMID 15225324.
- ↑ Nichols, David (2004. május 3.). „Cold Adaptation in the Antarctic Archaeon Methanococcoides burtonii Involves Membrane Lipid Unsaturation”. Journal of Bacteriology 186 (24), 8508–8515. o. DOI:10.1128/JB.186.24.8508-8515.2004.
- ↑ Saunders, Neil (2003. május 3.). „Mechanisms of Thermal Adaptation Revealed From the Genomes of the Antarctic Archaea Methanogenium frigidum and Methanococcoides burtonii”. Advanced Analytical 13, 1580–1588. o. DOI:10.1101/gr.1180903.
- ↑ Goodchild, Amber (2005. május 3.). „Cold Adaptation of the Antarctic Archaeon, Methanococcoides burtonii Assessed by Proteomics Using ICAT”. Journal of Proteome Research 4 (2), 473–480. o. DOI:10.1021/pr049760p.
- ↑ Allen, Michelle (2009. május 3.). „The genome sequence of the psychrophilic arcaeon, Methanococcoides burtonii: the role of genome evolution in cold adaption”. ISME Journal 3 (9), 1012–1035. o. DOI:10.1038/ismej.2009.45. PMID 19404327.
További információk[szerkesztés]
- (2003. május 3.) „Influence of Temperature on tRNA Modification in Archaea: Methanococcoides burtonii (Optimum Growth Temperature [Topt, 23 C) and Stetteria hydrogenophila (Topt, 95 C)]”. Journal of Bacteriology 185 (18), 5483–5490. o. DOI:10.1128/JB.185.18.5483-5490.2003. ISSN 0021-9193.
- Goodchild A (2004. május 3.). „Biology of the cold adapted archaeon, Methanococcoides burtonii determined by proteomics using liquid chromatography-tandem mass spectrometry”. Journal of Proteome Research 3 (6), 1164–76. o. DOI:10.1021/pr0498988. PMID 15595725. (Hozzáférés: 2013. augusztus 13.)
- Allen MA (2009. szeptember 1.). „The genome sequence of the psychrophilic archaeon, Methanococcoides burtonii: the role of genome evolution in cold adaptation”. The ISME Journal 3 (9), 1012–35. o. DOI:10.1038/ismej.2009.45. PMID 19404327. (Hozzáférés: 2013. augusztus 13.)
- Goodchild A (2004. július 1.). „A proteomic determination of cold adaptation in the Antarctic archaeon, Methanococcoides burtonii”. Molecular Microbiology 53 (1), 309–21. o. DOI:10.1111/j.1365-2958.2004.04130.x. PMID 15225324. (Hozzáférés: 2013. augusztus 13.)
- (2013. június 1.) „Introduction of a thermophile-sourced ion pair network in the fourth beta/alpha unit of a psychophile-derived triosephosphate isomerase from Methanococcoides burtonii significantly increases its kinetic thermal stability”. Biochimica et Biophysica Acta 1834 (6), 1023–1033. o. DOI:10.1016/j.bbapap.2013.01.001. (Hozzáférés: 2014. november 11.)
