Halobacterium salinarum -Halobacterium salinarum
| halobacterium salinarum | |
|---|---|
|
|
|
Halobacterium salinarum NRC-1 Boyut çubuğu = 270 nm |
|
| bilimsel sınıflandırma | |
| İhtisas: | |
| Krallık: |
arkebakteriler
|
| filum: | |
| Sınıf: | |
| Emir: | |
| Aile: | |
| cins: | |
| Türler: |
H. salinarum
|
| Binom adı | |
|
halobacterium salinarum doğru. (Harrison ve Kennedy 1922)
Elazari-Volcani 1957 |
|
| Eş anlamlı | |
|
Pseudomonas salinaria Harrison ve Kennedy 1922 |
|
Halobacterium salinarum , son derece halofilik bir deniz zorunlu aerobik arkeonudur . Adına rağmen, bu bir bakteri değil, Archaea alanının bir üyesidir. Bu tuzlu balık, bulunur gizler , aşırı tuzlu göller ve Tuzlalarının . Bu tuzlalar aşırı halofiller için minimum tuzluluk sınırlarına ulaştıklarında, halofilik Arkelerin yüksek yoğunlukları nedeniyle suları mor veya kırmızımsı bir renk alır. H. salinarum ayrıca tuzlu domuz eti , deniz balıkları ve sosisler gibi yüksek tuzlu yiyeceklerde de bulunmuştur. Kabiliyeti H. salinarım yüksek tuz konsantrasyonlarında hayatta kalmak için bir şekilde sınıflandırılmasına yol açmıştır aşırı sert .
Hücre morfolojisi ve metabolizması
Halobakteriler, en eski yaşam formları arasında yer alan ve milyarlarca yıl önce Dünya'da ortaya çıkan tek hücreli, çubuk şeklindeki mikroorganizmalardır. Zar, bir S tabakası ile çevrili tek bir lipid çift tabakasından oluşur . S tabakası, hücre yüzeyi proteinlerinin yaklaşık %50'sini oluşturan bir hücre yüzeyi glikoproteininden yapılmıştır . Bu proteinler zarda bir kafes oluşturur. Sülfat kalıntıları , glikoproteinin glikan zincirlerinde bol miktarda bulunur ve ona negatif bir yük verir. Negatif yükün, yüksek tuzlu koşullarda kafesi stabilize ettiğine inanılmaktadır.
Amino asitler , diğer amino asitleri de metabolize edebilmelerine rağmen , H. salinarum için , özellikle arginin ve aspartat için ana kimyasal enerji kaynağıdır . H. salinarum'un şekerler üzerinde büyüyemediği ve bu nedenle şeker oluşturmak için glukoneogenez gerçekleştirebilen enzimleri kodlaması gerektiği bildirilmiştir . "H. salinarum", glikozu katabolize edemese de, transkripsiyon faktörü TrmB'nin, S-tabaka glikoproteininde bulunan şekerlerin glukoneojenik üretimini düzenlediği kanıtlanmıştır.
Aşırı koşullara uyum
Yüksek tuz
Aşırı tuzlu ortamlarda hayatta kalmak için, bu arkeon - diğer halofilik Archaeal türlerinde olduğu gibi - ozmotik stresi azaltmak için uyumlu çözünen maddeler (özellikle potasyum klorür ) kullanır. Potasyum seviyeleri çevre ile dengede değildir , bu nedenle H. salinarum , potasyumu hücreye pompalayan çoklu aktif taşıyıcıları ifade eder. Aşırı yüksek tuz konsantrasyonlarında protein çökelmesi meydana gelir. Proteinlerin tuzlanmasını önlemek için H. salinarum esas olarak asidik proteinleri kodlar. Ortalama izoelektrik noktası arasında H. salinarım proteinleri 5.03 olan. Bu oldukça asidik proteinler, ezici bir şekilde negatif yüklüdür ve yüksek tuz konsantrasyonlarında bile çözeltide kalabilirler.
Düşük oksijen ve fototrofi
H. salinarum , tuz havuzlarında oksijenin hızla tükendiği yoğunluklara kadar büyüyebilir. Zorunlu bir aerob olmasına rağmen , düşük oksijen koşullarında ışık enerjisini kullanarak hayatta kalabilmektedir . H. salinarum , proteinin ışıkla çalışan bir proton pompası görevi gören membran proteini bakteriorhodopsini ifade eder . İki bölümden oluşur: 7-zar ötesi protein, bakteriyoopsin ve ışığa duyarlı kofaktör, retinal . Bir fotonun absorpsiyonu üzerine , retinal konformasyonunu değiştirerek bakteriyoopsin proteininde de proton taşınmasını sağlayan konformasyonel bir değişikliğe neden olur. Bu şekilde oluşturulan proton gradyanı daha sonra ATP sentaz yoluyla kimyasal enerji üretmek için kullanılabilir .
Daha fazla oksijen elde etmek için H. salinarum , oksijen seviyelerinin daha yüksek olduğu ve daha fazla ışığın mevcut olduğu yüzeye çıkmalarına izin veren gaz vezikülleri üretir. Bu veziküller, en az 14 gen tarafından kodlanan proteinlerden oluşan karmaşık yapılardır. Gaz kesecikleri ilk olarak 1967'de H. salinarum'da keşfedildi.
UV koruması
Tuz havuzlarında Güneş'ten çok az koruma vardır, bu nedenle H. salinarum genellikle yüksek miktarda UV radyasyonuna maruz kalır . Bunu telafi etmek için karmaşık bir DNA onarım mekanizması geliştirdiler. Genom, hem bakteri hem de ökaryotlarda bulunanlara homolog DNA onarım enzimlerini kodlar. Bu, H. salinarum'un DNA'daki hasarı diğer organizmalardan daha hızlı ve daha verimli bir şekilde onarmasına ve UV'ye çok daha toleranslı olmalarına olanak tanır.
H. salinarum , Ölü Deniz'in ve diğer tuzlu su kütlelerinin parlak pembe veya kırmızı görünümünden sorumludur . Bu kırmızı renk, öncelikle H. salinarum'un zarında bulunan 50 karbonlu karotenoid alkol ( poliol ) pigmenti olan bakterioruberinin varlığından kaynaklanmaktadır. Bakterioruberinin hücredeki birincil rolü, UV ışığının neden olduğu DNA hasarına karşı koruma sağlamaktır. Ancak bu koruma, bakterioruberinin UV ışığını emme yeteneğinden kaynaklanmaz. Bakteriuberin , UV ışığını doğrudan bloke etmek yerine, bir antioksidan görevi görerek DNA'yı korur . Hedef olarak hareket ederek hücreyi UV'ye maruz kalmaktan üretilen reaktif oksijen türlerinden koruyabilir . Üretilen bakterioruberin radikali , ilk radikalden daha az reaktiftir ve muhtemelen başka bir radikalle reaksiyona girerek radikal zincir reaksiyonunun sona ermesiyle sonuçlanır.
İyonlaştırıcı radyasyona ve kurumaya karşı koruma
H salinarım olan poliploidi ve son derece dayanıklı iyonlaştırıcı radyasyon ve kuruma indükler koşullar DNA çift kordon kopmalarına. Kromozomlar başlangıçta birçok parçaya bölünse de, üst üste binen parçalardan yararlanılarak tam kromozomlar yeniden oluşturulur. Rejenerasyon, DNA tek sarmallı bağlayıcı proteini içeren bir işlemle gerçekleşir ve muhtemelen bir homolog rekombinasyonel onarım şeklidir .
Genetik şifre
Tüm genom dizileri, iki H. salinarum suşu , NRC-1 ve R1 için mevcuttur. Halobacterium sp. NRC-1 genomu, bir büyük kromozom ve iki mini kromozom üzerinde 2.571.010 baz çiftinden oluşur. Genom, tahmin edilen 2.360 proteini kodlar. Büyük kromozom çok GC bakımından zengindir (%68). Genomun yüksek GC içeriği , ekstrem ortamlarda kararlılığı artırır. Bütün proteom karşılaştırmaları, bu halofilin kesin arkeal doğasını, Gram-pozitif Bacillus subtilis ve diğer bakterilere ek benzerlikler gösterir .
Model organizma olarak
H. salinarum'un kültürü E. coli kadar kolaydır ve mükemmel bir model sistem olarak hizmet eder. Gen değiştirme ve sistematik nakavt için yöntemler geliştirilmiştir, bu nedenle H. salinarum , arke genetiği ve fonksiyonel genomik çalışmaları için ideal bir adaydır.
Hidrojen üretimi için
Literatürde E. coli gibi bir hidrojenaz donörüne bağlanmış H. salinarum kullanılarak hidrojen üretimi rapor edilmektedir.
Şimdiye kadar bulunan en eski DNA
H. salinarum'un yakın bir genetik akrabasından alınan kapsüllenmiş örneklerin bir örneğinin 121 milyon yaşında olduğu tahmin edilmektedir. Tuhaf bir şekilde, malzeme de daha önce ele geçirilmişti, ancak modern torunlarınkine o kadar benziyordu ki, bu eski örnekleri inceleyen bilim adamları, kontamine olsalar da yanlışlıkla onları böyle tanımladılar.
Bilim adamları daha önce , en son keşfin yapıldığı aynı bölge olan Michigan Havzası'ndan benzer genetik materyal elde etmişti . Ancak 1930'larda tuzla kürlenmiş bir manda postunda keşfedilen bu DNA, modern mikroplarınkine o kadar benziyordu ki birçok bilim insanı örneklerin kontamine olduğuna inanıyordu. Kürleme tuzu , Halifax , Nova Scotia, Kanada'daki Dalhousie Üniversitesi'nden Jong Soo Park tarafından açıklanan en son örneğin bulunduğu yer olan Saskatchewan'daki bir madenden elde edilmişti .
Antik Biyomalzeme Enstitüsü Russell Vreeland West Chester Üniversitesi de Pennsylvania , ABD, Park'ın bakteri altı kesimleri içerdiği bulguyu vermiştir halofilik bakteri bilinen tüm türleri, analizi yapmışlardır DNA asla halofiller daha önce görülmemiş. Vreeland ayrıca bufalo derisinin izini sürdü ve tuzun Park'ın numunesiyle aynı madenden geldiğini belirledi. Ayrıca New Mexico'da 250 milyon yaşında olduğu tahmin edilen daha eski bir halofil keşfetti . Bununla birlikte, bulguları, bakterileri çevreleyen kristale tarihleniyor ve DNA analizi, bakterilerin kendilerinin muhtemelen daha az eski olduğunu gösteriyor.
Referanslar
daha fazla okuma
- Horia, Todor; Dulmage, Keely; Gillum, Nicholas; Ben, James; Müehlbauer, Michael; Schmid, Amy (2014). "Bir transkripsiyon faktörü, hipersaline uyarlanmış arke Halobacterium salinarum'da büyüme hızı ve metabolizmayı birbirine bağlar" . Moleküler Mikrobiyoloji . 93 (6): 1172-1182. doi : 10.1111/mmi.12726 . PMID 25060603 .
- Kahaki, Fatemeh Abarghooi; Babaeipour, Valiollah; Memari, Hamid Rajabi; Mofid, Muhammed Rıza (2014). "E-coli'de Halobacterium Salinarum R1'den Optimize Edilmiş Bacterio-Opsin'in Yüksek Aşırı İfadesi ve Saflaştırılması". Uygulamalı Biyokimya ve Biyoteknoloji . 174 (4): 1558–1571. doi : 10.1007/s12010-014-1137-2 . PMID 25123363 . S2CID 7403305 .