Sulfolobaceae

Sulfolobaceae
Sulfolobus infekterad med Sulfolobus tengchongensis spindelformat virus 1 (STSV-1) [1] [2] [3] [4] . Till vänster och längst ned på fotot ses två spindelformade viruspartiklar knoppa från en arkeacell. Skala = 1 µm
vetenskaplig klassificering
Domän:ArchaeaSorts:Crenarchaeota ( Crenarchaeota Garrity och Holt 2002 )Klass:TermoproteinOrdning:Sulfolobales Stetter 1989Familj:Sulfolobaceae
Internationellt vetenskapligt namn
Sulfolobaceae Stetter 1989
Systematik på Wikispecies Bilder på Wikimedia Commons DET ÄR   951476 NCBI   118883 EOL   7956

Sulfolobaceae  (lat.) är en familj av arkéer från typen Crenarchaeota , den enda iordningen Sulfolobales [ 5] [6] . Den första representanten för familjen isolerades av T. Brock från en varm källa i Yellowstone National Park [7] . Den hette ursprungligen Caldariella acidophila , men arten är nu känd som Sulfolobus acidocaldarius [8] [9] .

Beskrivning

Representanter för Sulfolobaceae är gramnegativa kocker med oregelbunden form, rörliga eller orörliga, som bildar cellkluster . Hos arter av släktet Sulfolobus är cellerna 0,5–1 µm i diameter. Celler av Metallosphaera prunae har en diameter på cirka 1 µm, Acidianus - upp till 1,5 µm, Stygiolobus - 0,5-1,8 µm, Sulfurisphaera - 0,5-1,8 µm [10] . Divisionen är binär lika, den kan ta formen av knoppning [11] . Celler är omgivna av ett S-lager av glykoproteinnatur och är utrustade med pili [7] . Dessutom har representanter för släktet Sulfolobus ett peritrich arrangemang av flageller (archaeal flagella kallas också archella) [12] .

Genomet av representanter för familjen Sulfolobaceae representeras av en enda kromosom från 2 till 3,5 megabaser (miljoner baspar ) i längd. För arter av släktet Sulfolobus ( S. solfataricus , S. islandicus , S. acidocaldarius , S. tokodaii ), arter av släktet Methanosphaera ( M. sedula , M. yellowstonensis ) och Acidianus brierleyi är fullständiga genomiska sekvenser kända [13 ] .

Medlemmar av Sulfolobaceae är fakultativa kemolitotrofer . När de växer på täta medier frigör de pseudopodier , som fastnar på svavel- och pyritkristaller . Svavel och pyrit fungerar som elektronacceptorer [14] . Vissa representanter assimilerar CO 2 genom Ivens-Buchanan-Ernon-cykeln ( reduktiv trikarboxylsyracykel ). Resten använder komplexa organiska ämnen och får energi från aerob andning eller jäsning [11] .

Medlemmar av familjen är aerober , fakultativa anaerober eller obligatoriska anaerober . Termofiler eller hypertermofiler , den optimala temperaturen för tillväxt är 60-90 °C. Acidofiler , optimalt pH 2. Optimal salthalt - 0,03 M NaCl [11] .

För att uppnå en fördubblingstid på 4,5 timmar i Sulfolobus är det nödvändigt att tillsätta sockerarter , trypton och andra komplexa organiska föreningar till mediet; tillväxten på svavelföreningar är mycket långsammare [15] .

Konjugativa plasmider [12] av familjemedlemmar är kända , såväl som virus som påverkar dem , till exempel kan arter av släktet Sulfolobus påverkas av virus från familjerna Fuselloviridae och Rudiviridae [8] .

Vissa arter av familjen, såsom Sulfolobus acidocaldarius och S. tokodaii , kommer att utsöndra sulfolobiciner, speciella proteiner som hämmar tillväxten av andra representanter för Sulfolobaceae [15] .

Systematik

Analys av 16S rRNA-gensekvenserna visade att Sulfolobaceae- familjen (den enda i Sulfolobales- ordningen ) bildar ett separat kluster i Thermoprotei -klassen (den enda i Crenarchaeot-typen), separerad från de övriga 4 ordningarna, som ligger närmast till Thermoproteales - ordningen [16] .

Klassificering

Från och med juni 2017 inkluderar familjen 6 släkten [5] [6] :

• Genus Acidianus Segerer et al. 1986 emend. Plumb et al. 2007 [ syn. Desulfurolobus Zillig och Böck 1987 ] (4–9 arter , 1 artkandidat ). Sfäriska celler som växer vid 65-95°C (optimalt - 90°C). En sammansättning med låg GC är karakteristisk  - 31%. fakultativa anaerober. De kan använda S 0 för både aerob och anaerob metabolism . Under anaeroba förhållanden fungerar H 2 som en energikälla och H 2 S som en reaktionsprodukt [17] . Representanter för släktet lever i varma källor runt om i världen [18] .
• Genus Metallosphaera Huber et al. 1989 (5-6 arter). Rörliga celler som kan bilda aggregat. GC sammansättning 45%. Aerob, fakultativ kemolitotrof. Den lever på sulfidmalmer , såväl som på elementärt svavel. Kan använda pepton [8] . Representanter för släktet isolerades från hydrotermiska källor och reservoarer, såväl som gruvor i Italien , Tyskland , Kina och Japan [18] .
• Släktet Stygiolobus Segerer et al. 1991 (1 art). Strikt aerobe, acidophilus, strikt kemolitotrof. Den får energi från oxidationen av molekylärt väte med svavel till vätesulfid [17] . GC-sammansättningen är cirka 38% [19] . Den enda arten av släktet ( St. azoricus ) isolerades från solfatariska fält på Azorerna [ 20] . 
• Släktet Sulfodiicoccus Sakai och Kurosawa 2017 (1 art) - frånvarande från LPSN . En enda art av Sulfodiicoccus acidiphilus har isolerats från en varm källa i Japan [21] .
• Släktet Sulfolobus Brock et al. 1972 typus (6–12 arter). Aeroba kemolitotrofer, växer vid temperaturer upp till 90 ° C och pH 1-5. En sammansättning med låg GC är karakteristisk - 37%. Oxidera H 2 S till S 0 och H 2 SO 4 , fixera koldioxid som den enda kolkällan ( kemolitoautotrofer ). De kan växa som organotrofer på pepton och aminosyror . Vid höga temperaturer kan den oxidera Fe 2+ till Fe 3+ , som används för att laka järn- och kopparmalmer . MoO 4 2− eller Fe 3+ [17] kan användas istället för syre . Typarten S. solfataricus har isolerats från solfatariska fält i Italien . Andra medlemmar av släktet isolerades från varma källor och calderor i Nordamerika , Japan, Island och Kina [12] .
• Släktet Sulfurisphaera Kurosawa et al. 1998 (1 art). Fakultativ anaerob, aerob tillväxt sker på komplexa organiska substrat, och aerob tillväxt involverar användning av S 0 och H 2 med bildning av H 2 S. GC-sammansättning 33 % [19] . En enda art av släktet Sulfurisphaera ohwakuensis har isolerats från en varm källa i Japan [20] .
• Släktet Sulfurococcus Golovacheva et al. 1995 (1 art) - frånvarande från NCBI . Förplikta aerober, oxidera S 0 och sulfidmalmer till svavelsyra . Alla stammar är fakultativa heterotrofer , kännetecknade av organotrofisk tillväxt på komplexa organiska substrat och sockerarter. GC-sammansättningen är cirka 45% [19] . Den enda arten S. yellowstonensis isolerades i en geotermisk källa i Yellowstone National Park ( USA ) och i Uzon- vulkanens krater ( Kamchatka , Ryssland ) [22] .

Fylogeni

Enligt analysen av 16S rRNA-gensekvenserna är familjen uppdelad i sex separata fylogenetiska grupper som utgör två grenar. En av grenarna bildas av två klasar som motsvarar släktena Metallosphaera och Acidianus . Den andra grenen inkluderar arter av släktet Sulfolobus : S. tokodaii och S. yangmingensis , såväl som arten Sulfurisphaera ohwakuensis , dessa tre arter bildar den tredje fylogenetiska kladden . Den fjärde kladden bildas av typarten av släktet Sulfolobus - S. acidocaldarius , samt arten Stygiolobus azoricus . Den femte kladden inkluderar S. solfataricus och S. shibatae , enligt vissa källor inkluderar den även arterna S. islandicus och S. tengchongensis . Den sista kladden omfattar endast arten S. metallicus [16] .

Applikation

Representanter för släktet Sulfolobus är modellorganismer från archaea. De kan också vara av bioteknisk betydelse på grund av att de är lätta att odla (aeroba heterotrofer). De kan också användas för storskalig fermentering , och deras genomiska sekvenser och många biokemiska egenskaper är kända [23] .

Anteckningar

1. ↑ Robb F., Antranikian G., Grogan D., Driessen A. (Redaktörer) (2007) "Thermophiles: Biology and Technology at High Temperatures", CRC Press, ISBN 978-0849392146 , s. 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. ↑ "Ojämn distribution av virus tyder på överraskande evolutionär kraft", Scientific American [1] Arkiverad 8 augusti 2017 på Wayback Machine
5. ↑ 1 2 Klassificering av domäner och phyla - Hierarkisk klassificering av prokaryoter (bakterier) : Version 2.0  : [ eng. ]  // LPSN. - 2016. - 2 oktober.
6. ↑ 1 2 Taxonomy Browser: Sulfolobales  : [ eng. ]  // NCBI.  (Tillgänglig: 30 juli 2017) .
7. ↑ 1 2 Vorobyova, 2007 , sid. 326.
8. ↑ 1 2 3 Vorobyova, 2007 , sid. 328.
9. ↑ Le TN , Wagner A. , Albers SV Ett konserverat hexanukleotidmotiv är viktigt i UV-inducerbara promotorer i Sulfolobus acidocaldarius.  (engelska)  // Mikrobiologi (Reading, England). - 2017. - Vol. 163, nr. 5 . - s. 778-788. - doi : 10.1099/mic.0.000455 . — PMID 28463103 .
10. ↑ Prokaryoterna, 2014 , sid. 328-330.
11. ↑ 1 2 3 Pinevich, 2006 , sid. 92.
12. ↑ 1 2 3 The Prokaryotes, 2014 , sid. 328.
13. ↑ Prokaryoterna, 2014 , sid. 324, 328.
14. ↑ Vorobyova, 2007 , sid. 326-327.
15. ↑ 1 2 The Prokaryotes, 2014 , sid. 337.
16. ↑ 1 2 The Prokaryotes, 2014 , sid. 323-324.
17. ↑ 1 2 3 Vorobyova, 2007 , sid. 327.
18. ↑ 1 2 The Prokaryotes, 2014 , sid. 329.
19. ↑ 1 2 3 Huber Harald , Stetter Karl O. Sulfolobaceae  (engelska)  // 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 , sid. 330.
21. ↑ Sakai HD , Kurosawa N. Sulfodiicoccus acidiphilus gen. nov., sp. nov., en svavelinhiberad termoacidofil arkeon tillhörande ordningen Sulfolobales isolerad från en terrestra sur varm källa.  (engelska)  // Internationell tidskrift för systematisk och evolutionär mikrobiologi. - 2017. - Vol. 67, nr. 6 . - P. 1880-1886. - doi : 10.1099/ijsem.0.001881 . — PMID 28629504 .
22. ↑ Reysenbach Anna-Louise. Sulfurococcus  (engelska)  // Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. - 2015. - 14 september. - S. 1-3 . - doi : 10.1002/9781118960608.gbm00402 .
23. ↑ Prokaryoterna, 2014 , sid. 340.

Litteratur

• Vorobyova L. I. Archei: en lärobok för universitet. - M . : ICC "Akademkniga", 2007. - 447 sid. - ISBN 978-5-94628-277-2 .
• Pinevich A. V. Mikrobiologi. Biologi av prokaryoter: i 3 volymer - St Petersburg. : Förlag vid St. Petersburg University, 2006. - T. I. - 352 sid. — ISBN 5-288-04057-5 .
• Prokaryoterna. Other Major Lineages of Bacteria and The Archaea / 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 . Arkiverad 5 augusti 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 och Verrucomicrobium, respektive. Opinion 79.  (engelska)  // International journal of systematic and evolutionary microbiology. - 2005. - Vol. 55, nr. Pt 1 . - s. 517-518. - doi : 10.1099/ijs.0.63548-0 . — PMID 15653928 .
• Cavalier-Smith T. Archaebakteriernas neomuranursprung, den negibakteriella roten av det universella trädet och bakteriell megaklassificering.  (engelska)  // Internationell tidskrift för systematisk och evolutionär mikrobiologi. - 2002. - Vol. 52, nr. Pt 1 . - S. 7-76. - doi : 10.1099/00207713-52-1-7 . — PMID 11837318 .