O pagină Microbian Biorealm despre gen Halobacterium salinarum

salinarum

Cuprins

  • 1 Clasificare
  • 2 Descriere și semnificație
  • 3 Structura genomului
  • 4 Structura celulară, metabolismul și ciclul de viață
  • 5 Ecologie (inclusiv patogenie)
  • 6 Caracteristică interesantă
  • 7 Referințe

Clasificare

Archaea; Euryarchaeota; Halobacterii; Halobacterii; Halobacteriacee; Halobacterium; H. salinarium (4)

Descriere și semnificație

Halobacterium salinarum nu este o bacterie, ci este un organism model din ramura halofilă a Archaea (2). A fost descoperit în urmă cu 80 de ani când a fost izolat de peștele sărat, cu mult înainte ca propunerea pentru un al treilea domeniu să fie prezentată în 1978. Este clasificat ca extremofil datorită capacității sale de a supraviețui în medii cu concentrații foarte mari de sare. Se găsește în alimente bogate în sare, cum ar fi carnea de porc sărată, peștele marin și cârnații. Este, de asemenea, prezent în piei, lacuri hiper-saline și săruri. Datorită salinității lor ridicate, aceste săruri devin de culoare purpurie sau roșiatică cu prezența Archaea halofilă. Fiind o specie care colonizează serurile saline, Halobacterium este cunoscut pentru culoarea și prezența sa distinctă în culturile de masă văzute în Great Salt Lake, Parcul Național Yellowstone și în alte locuri cu niveluri saline de aproximativ 4M + (3).

Structura genomului

Două tulpini de H. salinarum, NRC-1 și R1, au fost complet secvențiate de Ng și colab. și Oesterhelt și colab. respectiv. NRC-1 are 2.571.010 perechi de baze, un cromozom mare și doi mini-cromozomi. Cromozomul mare este foarte bogat în GC (68%), ceea ce crește stabilitatea acestuia. Acest lucru este vital pentru mediile extreme în care se găsește acest halofil. Există, de asemenea, un număr de megaplasmide prezente cu 58% G-C. Se raportează că tulpina NRC-1 are 2 megaplasmide, iar R1 are 2 megaplasmide. Genomul codifică pentru 2.360 proteine ​​prezise pentru NRC-1 și 2.837 proteine ​​codificate pentru R1. Comparațiile proteinelor leagă H. salinarum de Archaea cu unele asemănări cu bacteriile similare cu Bacillus subtilis Gram-pozitiv (5,7).

Structura celulară, metabolismul și ciclul de viață

H. salinarum este un microorganism mobil în formă de tijă, unicelulară, care poate trăi doar cu lumină ca sursă de energie datorită bacteriorodopsinei sale proteine ​​retiniene (pompă de protoni acționată de lumină). Este clasificat ca gram-negativ, chiar dacă nu există perete celular, în schimb există un singur strat strat lipidic înconjurat de un strat S. Stratul S, fabricat din glicoproteină, reprezintă aproximativ 50% din proteinele de la suprafața celulei care formează o rețea în membrană. Această rețea este stabilă în condiții de sare ridicată datorită reziduurilor de sulfat din lanțurile glicanice ale glicoproteinei care îi conferă o sarcină negativă (3).

H. salinarum conține 4 proteine ​​retiniene, care sunt pigmenți fotosintetici implicați în conversia energiei luminoase și transducția semnalului. Bacteriorhodopsina pompei de protoni permite halobacteriei să crească doar cu lumină ca sursă de energie, utilizând gradientul de protoni, cum ar fi în procesul de generare a ATP. Halorhodopsina ajută la menținerea concentrației de sare intern în timpul creșterii. Rodopsina senzorială I folosește fototaxie care mediază răspunsul la luminile portocalii și UV. De asemenea, face un complex cu proteina transductor htrI. Rodopsina senzorială II folosește fototaxia ca răspuns la lumina albastră și face un complex cu proteina transductor htrII (1).

Halofilele cresc în condiții aerobe și anaerobe folosind trei sisteme distincte pentru câștig de energie. În condiții aerobe, halofilii oxidează piruvatul și îl canalizează în ciclul acidului tricarboxilic. Fotosinteza este realizată de bacteriorodopsină folosind un gradient de protoni pentru a conduce producția de ATP. Fermentarea argentinei generează și ATP (3).

Ecologie (inclusiv patogenie)

Halobacteriile, cu nuanța sa roșiatică indicativă produsă de prezența bacteriorodopsinei, se găsesc în lacurile saline, precum Marea Moartă și Lacul Magradi. Temperatura sa optimă de creștere este de 37 ° C.

Acest arheon se poate adapta la condiții extreme care implică sare ridicată, oxigen scăzut și prezența unor cantități mari de radiații UV. Poate supraviețui concentrațiilor ridicate de sare utilizând substanțe dizolvate compatibile, cum ar fi clorura de potasiu, pentru a reduce stresul osmotic. Are mai mulți transportori activi pentru a echilibra nivelurile de potasiu și proteine ​​foarte acide pentru a preveni precipitarea proteinelor (6). H. salinarum poate gestiona oxigenul scăzut datorită gestionării energiei luminoase utilizate de bacteriorodopsină. De asemenea, au dezvoltat o metodă de reparare a ADN-ului pentru a face față expunerii ridicate la radiații UV. De asemenea, absoarbe lumina UV folosind bacterioruberina care produce culoarea roșie observată (3).

Caracteristică interesantă

ADN-ul de acum 121 - 419 milioane de ani a fost descoperit în depozite de sare antice. Acesta este cel mai vechi material genetic găsit vreodată (9). Acest organism ar fi supraviețuit mai multor extincții în masă. Șase segmente ale ADN-ului nu mai fuseseră văzute până acum în știință. H. salinarum este o rudă genetică apropiată. Alte descoperiri anterioare fuseseră făcute de bacterii halofile antice, dar contaminarea era o problemă (8).

Referințe

1. Andersson, M., Dinamica structurală a pompelor de protoni acționate de lumină, Structură, 2009, 17 (9): 1265

2. DasSarma, S., Extreme Microbes, Am Sci, 2007, 95 (3): 224-231

3. Halobacterium salinarum. Membrană Biochimie Dieter Oesterhelt. Institutul de Biochimie Max Planck.10/22/2011. http://mnphys.biochem.mpg.de/en/eg/oesterhelt/web_page_list/Org_Hasal/index.html

5. Ng, W. V., și colab. Secvența genomului speciilor Halobacterium NRC-1. Proc Natl Acad Sci SUA. 2000. vol. 92, nr. 22; 12176-12181

6. Pérez-Fillol, M., Rodrguez-Valera, F., Acumularea ionilor de potasiu în celule de diferite halobacterii, Microbiologia, 1986, 2 (2): 73-80.

7. Pfeiffer, F., Schuster, SC, Broicher, A., Falb, M., Palm, P., Rodewald, K., și colab., Evoluție în laborator: genomul tulpinii R1 Halobacterium salinarum comparativ cu cel de tulpină NRC-1, Genomică, 2008, 91 (4): 335-346.

8. Reilly, Michael, „Cel mai vechi ADN cunoscut din lume descoperit”. Discovery Channel. Actualizat la 17.12.2009.

8. Vreeland, H; Rosenzweig, W D; Lowenstein, T.; Satterfield, C; Ventosa, A (decembrie 2006). „Analiza acidului gras și a ADN-ului bacteriilor permiene izolate din cristale de sare antice relevă diferențe cu rudele lor moderne” .Extremofile 10 (1): 71-8. doi: 10.1007/s00792-005-0474-z