サーモコッカス・セレル
| サーモコッカス・セレル | |
|---|---|
科学的分類 | |
| ドメイン： | 古細菌 |
| 王国： | メタノバクテリア |
| 門: | メタノバクテリオタ |
| クラス： | サーモコッカス |
| 注文： | サーモコッカス目 |
| 家族： | サーモコッカス科 |
| 属: | サーモコッカス |
| 種： | T.セレル |
| 二名法名 | |
| サーモコッカス・セレル ジリグ 1983 | |
サーモコッカス・セレルは、サーモコッカス属のグラム陰性球形古細菌である。 [ 1 ] T. セレルの発見は、 T. セレルが他の表現型が類似する好熱性種よりもメタン生成古細菌に近いことが判明し、生命の樹を再構築する上で重要な役割を果たした。 [ 1 ] T. セレルは、環状ゲノムを持つことが発見された最初の古細菌である。[2] T.セレルには、 Vu13 、 ATCC 35543、およびDSM 2476など、いくつかのタイプ株が特定されている。 [ 2 ]
分離
T. celer は1983 年に Wolfram Zillig 博士によって発見されました。[ 3 ]この生物はイタリアのヴルカーノ島の海岸にある硫黄に富む浅い火山のクレーターから分離されました。[ 3 ] 元のサンプルは海底の穴の深部から分離され、10 ml 嫌気性チューブに接種されました。[ 4 ]チューブには、元素硫黄100 mg と 95% N 2および 5% H 2 Sの溶液が含まれていました。 [ 4 ]その後、CaCO 3を加えてpHを5～6 の範囲に調整しました。[ 4 ]サンプルに酸素が浸透していないことを確認するために、研究者らは酸素指示薬レサズリンを使用しました。[ 4 ]増殖は、 T. celerが最適に増殖するために必要な元素硫黄と酵母を含むBrock のSulfolobus培地 で強化することによって達成されました。[ 3 ]濃縮後、サンプルをポリアクリルアミドゲル上に塗布し、嫌気環境下で85℃でインキュベートした。[ 4 ]コロニーの成長が観察された後、細胞を遠心分離し、TA緩衝液（0.05 mol/LトリスHCl、0.022 mol/L NH 4 Cl、0.01 mol/L β-メルカプトエタノール）で精製した。[ 4 ]
分類学と系統学
16s rRNAのサンガー法による配列決定に続いて、節約法と距離行列解析の両方を実行して、 T. celerの系統樹上における位置を決定しました。 [ 1 ] T. celer は、好熱性古細菌よりもメタン生成古細菌に近いことがわかりました。[ 1 ]この発見によって古細菌の系統樹が再構築され、その後、密接な系統関係に基づき、 T. celerはメタン生成菌と同じ系統群に配置されました。[ 1 ]この配置は、両種のrRNA遺伝子の組織的ゲノム構造の解析によってさらに裏付けられました。[ 1 ] Thermococcusとメタン生成古細菌はどちらも、16s rRNA 遺伝子と 23s[rRNA] 遺伝子の間に位置するtRNAスペーサー遺伝子を持っています。 [ 1 ]このスペーサー遺伝子は、他の好熱性古細菌種には見られません。[ 1 ]
T. celerはPyrococcus woeseiと近縁で、ともにThermococcales目に属する。[ 5 ] ともに厳密な嫌気性菌であり、硫黄を還元する。[ 5 ] T. celerはThermococcus litoralisとも近縁で、ともに同属に属するが、T. celerはT. littoralsよりも硫黄への依存度がはるかに高いことが示されている。[ 5 ]
T. celerは現在、好熱性古細菌に分類されています。[ 3 ] T. celerの発見以来、古細菌という用語は、生物間で発見された最新の系統関係を反映して、古細菌に置き換えられました。 [ 6 ]
キャラクター設定
Thermococcusは、ギリシャ語の2つの名詞、therme（ギリシャ語で熱を意味する）とkokkos（ギリシャ語で穀物または種子を意味する）から構成されています。 [ 3 ] Celerはギリシャ語で「速い」を意味し、この種の成長速度が速いことに由来しています。[ 3 ]
形態学
T. celerはグラム陰性の球形生物で、直径約1μmです。[ 3 ]電子顕微鏡による観察により、 T. celerは単極性の多毛鞭毛を用いて移動することが明らかになりました。[ 3 ] 複製中、T. celerは位相差顕微鏡で観察されるように双形に凝縮されます。[ 3 ]
T. celerの細胞膜には、比較的少量のジグリセロールテトラエーテル脂質と比較して、大量のグリセロールジエーテル脂質が含まれています。 [ 7 ] グリセロールジエーテル脂質では、フィタニル（C 20）が炭化水素成分であり、ジグリセロールテトラエーテル脂質では、ビフィタニル（C 40）が炭化水素成分です。[ 3 ] T. celerの細胞壁、S層は、浸透圧勾配の変化による細胞溶解から保護する役割を果たしています。 [ 3 ]エンベロープS層は、2次元の準結晶性六方構造に配置された糖タンパク質サブユニットで構成されています。[ 3 ] T. celerの細胞エンベロープにはムラミン酸が含まれておらず、ペニシリンおよびバンコマイシンに対する耐性を示しています。[ 3 ]
代謝
T. celerは厳密な嫌気性菌で、ペプチド（酵母エキス、ペプトン、トリプトンなど）やタンパク質（カゼインなど）を炭素源として有機栄養代謝[ 3 ]を行い、硫黄呼吸によって二酸化炭素に酸化される。 [ 3 ] T. celerは炭水化物を炭素源として使用することができず、最適な成長のために硫黄を硫化水素に還元することに依存するため、硫黄依存型生物であると考えられている。[ 5 ]効率は劣るものの、T. celerは発酵も行うことができる。[ 3 ]ほとんどの原核生物とは異なり、T. celerは代替経路を使用して、エムデン・マイヤーホフ経路（解糖系）を介して呼吸を行うことができる。[ 8 ]
生態学
超好熱性種の特徴であるT. celerは、非常に暑い温度で繁殖します。[ 1 ]より具体的には、イタリアのヴルカーノ島の硫黄に富んだ浅い火山の火口でのみ見られます。[ 3 ]この特定の生息地の温度は90 °Cに達します。[ 3 ] T. celerが生育できる 最高温度は93 °Cで、最適生育温度は88 °Cです。 [ 3 ] pH 5.8で最もよく生育するため、弱酸性であると考えられます。[ 3 ]最適生育は40 g/LのNaCl濃度の存在にも依存しており、これはT. celerが海洋の温熱環境に高度に適応していることをさらに示しています。 [ 3 ]
ゲノミクス
制限酵素断片を用いたT. celer Vu13の物理地図の作成により、その長さは1,890 + 27キロベース（kb）であることが明らかになった。[ 2 ]グアニン塩基とシトシン塩基の分子比はおよそ56.6%である。[ 3 ]この値は、高速液体クロマトグラフィーによって得られたGC含量と融点（T M ）計算の両方を平均して決定された。[ 3 ] T. celerは進化の最も遅い古細菌種の一つであると考えられており、そのゲノムは初期ゲノム特性を研究するモデル生物として使用できる可能性があることを示している。[ 2 ]
1989年、T. celerは環状ゲノムを持つことが発見された最初の古細菌でした。[ 2 ]ゲノムの形状は、すべて制限酵素を使用した3つの別々の実験により決定されました。[ 2 ] T. celerゲノムは、制限酵素Nhe、Spe、およびXbaで消化されました。[ 2 ]消化後、ハイブリダイゼーション解析を使用してゲノム形状を決定しました。[ 2 ]プローブは、16S rRNAと23S rRNAのクローン化された遺伝子から合成されました。[ 2 ] SpeとNheはどちらも5つの断片を生成し、すべて形状とサイズが似ていました。[ 2 ] Xbaで消化すると8つの断片が生成しました。[ 2 ] オーバーラップパターンを使用して、ゲノムの形状が環状であると決定されました。[ 2 ]
応用
古細菌は現在、高度好熱菌、高度好塩菌、そして硫黄を還元できる高度好熱菌（メタン生成菌）の3つの主要なグループに分かれています。[ 1 ]これらの3つのグループは独立して発生したのではなく、互いに進化してきたと考えられています。[ 1 ]
T. celerの発見は、古細菌の系統樹の立場を一変させた。[ 1 ] T. celerは、表現型の類似体である高度好熱性古細菌とは対照的に、メタン生成古細菌とより密接な系統関係にあることが発見された。この発見は16S rRNAの配列解析によって行われ、系統樹の再構築をもたらした。[ 1 ]
この発見は、高度好熱菌のゆっくりとした進化パターンや、高度好熱菌自身のグループとメタン生成菌のグループの両方への分布を考慮すると、高度好熱菌が最も古い古細菌の祖先である可能性があることを示唆している。[ 1 ]
参考文献
- ^ a b c d e f g h i j k l m n Achenbach-Richter, L.; Gupta, R.; Zillig, W.; Woese, CR (1988年8月). 「古細菌樹の根付く：古細菌の進化におけるThermococcus celerの重要な役割」. Systematic and Applied Microbiology . 10 (3): 231– 240. doi : 10.1016/s0723-2020(88)80007-9 .
- ^ a b c d e f g h i j k l Noll, KM (1989). 「好熱性古細菌Thermococcus celerの染色体地図」 . Journal of Bacteriology . 171 (12): 6720– 6725. doi : 10.1128/jb.171.12.6720-6725.1989 . PMC 210568. PMID 2512284 .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w Zillig , W.; Holtz, I.; Janekovic, D.; Schafer, W.; Reiter, WD (1983). 「The Archaebacterium Thermococcus celerは、古細菌の好熱性系統における新規属である」. Syst. Appl. Microbiol . 4 (1): 88– 94. doi : 10.1016/s0723-2020(83)80036-8 . PMID 23196302 .
- ^ a b c d e f Zillig、W.、KO Steetter、W. Schafer、D. Janikovic、S. Wunderl、I. Holz、および P. Palm。 「サーモプロテア目: 古細菌の新しい目」。 Zentralblatt für Bakteriologie Mikrobiology und Hygiene 2 (1981): 205-27。印刷します。
- ^ a b c d Blamey, J., M. Chiong, C. Lopez, E. Smith. 1999. 高度好熱性微生物Thermococcus celerおよびPyrococcus woeseiの生育条件の最適化. Journal of Microbiological methods. Vol: 38:1-2:169-175. 印刷.
- ^ Pace, NR (2006). 「変化の時」 . Nature . 441 (7091): 289. Bibcode : 2006Natur.441..289P . doi : 10.1038 /441289a . PMID 16710401. S2CID 4431143 .
- ^ブーン、デイビッド・R.、リチャード・W. カステンホルツ著『バーギーの系統的細菌学マニュアル® 第1巻 古細菌と深く分岐する光合成細菌』第2版、ニューヨーク：シュプリンガー・ニューヨーク、2001年、341-344ページ。印刷。
- ^ Gadd, Geoffrey M.「EMP経路」細菌生理学および代謝、Byung H. Kim著、ニューヨーク：ケンブリッジ、2008年、65-67ページ。印刷。
さらに読む
- Lee, Chi-Fung; Makhatadze, George I.; Wong, Kam-Bo (2005). 「Thermococcus celer由来リボソームタンパク質L30eの安定性に対するアラニンへの電荷置換の影響」生化学44 ( 51): 16817– 16825. doi : 10.1021/bi0519654 . PMID 16363795 .
- Kim, Kee Pum; Bae, Heejin; Kim, In Hye; Kwon, Suk-Tae (2011). 「超好熱性古細菌Thermococcus celer由来のDNAポリメラーゼのクローニング、発現、およびPCRへの応用」Biotechnology Letters . 33 (2): 339– 346. doi : 10.1007/s10529-010-0434-2 . PMID 20953664 . S2CID 20110756 .
- リード, クリストファー J.; ルイス, ハンター; トレホ, エリック; ウィンストン, ヴァーン; エヴィリア, キャリン (2013年8月14日). 「古細菌極限環境細菌におけるタンパク質適応」 . Archaea . 2013 : 14. doi : 10.1155/2013/373275 . PMC 3787623 . PMID 24151449 .
- ウォン、カムボ；バイクロフト、マーク；ウォン、カムボ（2003年3月18日）「高度好熱菌Thermococcus celer由来リボソームタンパク質L30eの結晶構造：熱安定性とRNA結合」生化学42 (10): 2857–65 . doi : 10.1021 /bi027131s . PMID 12627951 .
外部リンク
