Sulfolobus metallicus
 | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rendszertani besorolás | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| Tudományos név | ||||||||||||||||
| Sulfolobus metallicus Huber and Stetter 1992 | ||||||||||||||||
| Hivatkozások | ||||||||||||||||
 A Wikifajok tartalmaz Sulfolobus metallicus témájú rendszertani információt. |
A Sulfolobus metallicus a Sulfolobus nem egy termofil és gömb alakú faja.[1] Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek. Obligát kemolitoautotróf, az energiát például kén oxidációjával szerzi. Típustörzse Kra 23 (DSM 6482). Felhasználási lehetőségei azon a képességén alapulnak, hogy savas és forró környezetekben fém tápközegen növekedni tud.
Taxonómia
[szerkesztés]A "metallicus" név latin jelentése "a bányász". A Sulfolobus sp. strain 7r sp. nov. közeli rokona a Sulfolobus metallicusnak hasonló filogenetikai tulajdonságokkal.[2] Mindkettő termoacidofil természetű.
Története
[szerkesztés]Először 1991-ben Gertrud Huber és Karl O. Stetter izolálta szolfatára mezőkről Izlandon. Az összegyűjtött mintákat fémmel kiegészített tápközegen növesztették savas feltételek alatt, optimális hőmérsékletnél ami 65⁰C volt. Miután kimutatták hogy képes kén vegyületeket oxidálni a kutatók megvizsgálták a potenciális oxidáló képességét a kén kibocsátás csökkentéséhez.[3]
Anyagcsere
[szerkesztés]Obligát aerob kemolitotróf,[4] mert kéntartalmú ásványokat oxidál például piritet, kalkopiritet, elemi ként és szfaleritet kénsavvá. Képes Vas(II) is oxidálni.[5]
Van egy egyedülálló II típusú NADH dehidrogenáza vas-kén klaszterek nélkül amik kovalensen kapcsolódnak egy flavin molekulához.[4]
Genetika
[szerkesztés]GC-tartalma körülbelül 38 mol%.[1]
Fehérje gének
[szerkesztés]Bár a teljes genomját nem szekvenálták a kódoló szekvenciáit néhány génnek szekvenáltákː
Karboxiláz gének
[szerkesztés]Találtak biotin-karboxilázt, karboxil-transzferázt és a biotin-karboxil-szállító-proteint kódoló géneket.[6] Az aminosav maradvány szekvenciáit annak a három fehérjének amik ezen gének által vannak kódolva szintén szekvenálták mikroszekvenálás használatával. Biotin-karboxiláz, a karboxil- transzferáz és a biotin karboxil-szállító fehérje valószínűleg egy fehérje komplex ami segít megkötni a szén-dioxidot az autotrófiához.
fox gének
[szerkesztés]Az S. metallicus felszabályozó gének amik segítik a növekedését magasabb kén és vas koncentrációjú környezetekben.[7] Van egy génklasztere a Fox gének amik a membrán fehérjéket kódolják amik hasonlítanak a citokróm c-oxidázra. A gén ami a kén oxigenáz-reduktázt kódolja kifejeződik amikor az archaea kén tápközegen növekszik. A cDNS-t a fox géneknek amik ismertek más kén oxidáló sejtekben a fox gének jelenlétének tesztelésére használják a Sulfolobus metallicusban.
Törzsfejlődés
[szerkesztés]Egy 16S rRNS analízist végeztek a Sulfolobales tagjain egy filogenetikai fát készítve. A legközelebbi tag a Sulfolobus LM törzs amivel a 16S rRNS kódoló genom 98,2%-án osztozik. A Sulfolobalesből legkevésbé a Sulfolobus hakonensishez kapcsolódik 15,7% különbség van a 16S rRNS kódoló génjeikben. Az S. metallicus 87,7%-ban hasonlít a S. hakonensisre, 87,6%-ban hasonlít a A. brierleyire, 87,4% hasonlít a M. sedulara, 87,5% hasonlít a M. prunaera, 88,5% hasonlít a A. ambivalens és 88,8% hasonlít a A. infernus.
Élettan
[szerkesztés]Gömb alakú.[1] Sejtborítása tartalmaz egy S-réteget, és izoprenil-éter lipideket. A lipidek védik a savas környezettől amiben él miközben fenntartja a stabilitását magas hőmérsékletnél.[8]
Magas szintű polifoszfátja van.[9]
Felhasználása
[szerkesztés]Biológiai lúgozás
[szerkesztés]Egy kulcsszervezete a réz, kobalt, nikkel és arany biológiai lúgozásának. A biológiai lúgozási technikákat lehet használni hogy fém-szulfidokat válasszanak szét ionos fémekké amiket össze lehet gyűjteni, és hidrogén-szulfiddá.[10] A folyamat savas protonokat és oxidált vasat (Fe3 +) követel meg. A Sulfolobus metallicus egy acidofil nem csak ellenáll a savas feltételeknek amik szükségesek biológiai lúgozáshoz, de termel kénsavat amit képes használni a biológiai lúgozási folyamatban és fenntartja a szükséges szintjét az oxidált vasnak az anyagcseréjén keresztül. A biológiai lúgozást hőmérsékleten elősegítő termofilek mint a Sulfolobus metallicus kimutatták hogy hatékonyabbak mint a mezofilekkel történő biológiai lúgozás.[11]
Kén oxidációja
[szerkesztés]Potenciálisan használható hogy felszámoljon redukált kénvegyületeket, mint például H2S közel a városi területekhez amik zavaró szagokat okoznak. Számos iparágnak H2S gáz kibocsátása van, ami jelen van számos környezeti problémában valamint egy büdös szagban. Kimutatták hogy képes oxidálni ezeket a vegyületeket és potenciálisan megszabadít sok ilyen kibocsátástól.[12] Számos az ezen ipari kibocsátások közül magas hőmérsékleten és alacsony koncentrációban fordul elő. Van egy előnye más mikrobákhoz képest a kén oxidációjának feladatában a tény hogy egy termofil, így tudják a redukált kén kezelésére használni ipari hőmérsékleten, aminek más kén oxidálók nem tudnak ellenállni.
Archeális foszfolipidek
[szerkesztés]Használ tömegesen termelt archeális foszfolipideket. Ezeknek a lipideknek sokat ígérő alkalmazásaik vannak a gyógyszeradagolásban liposzómákként működve, vagy lehet kenőanyagokként használni őket de költséges lehet szintetizálni. Potenciálisan használható hogy egy olcsóbb módját adja ezen lipidek szintetizálásának. Ha a Sulfolobus metallicus használható mint egy biológiai lúgozó ipari mértékben, a volumene több tonna per napra nőhet. A kutatók képesek centrifugálni az oldatot és elkülöníteni a lipidet a fém kitermelés gátolása nélkül.
Cink kötő domének
[szerkesztés]Képes szintetizálni két izoformáját a ferredoxinnak: FdA és FdB. A harmadlagos szerkezete a ferredoxinnak tipikusan cink ionokkal történő elektrosztatikus kölcsönhatásokkal stabilizált.[13] Az S. metallicusban a FdA kötődik a cink ionhoz, de az FDB nem. Ezért az S. metallicus jó modellként szolgál annak a tanulmányozásához hogy hogyan hat a cinkkötés a fehérjék stabilitására mint a ferredoxin.
Növekedés és a tolerancia
[szerkesztés]50 °C és 75 °C között nő (ami azt jelenti hogy egy hipertermofil archaea), savas környezetben 1.0 és 4.5. pH között. 0-3% NaCl között nő.
Polifoszfát
[szerkesztés]Képes elviselni akár 200 mM réz-szulfátot. Modellszervezetként használták a fém transzport mechanizmusának tanulmányozásához használva polifoszfátot mert ennek az archeának nagyobb kapacitása van a polifoszfát felhalmozásához mint más Sulfolobusnak.[9] Javasolták hogy a polifoszfátok magas szintű felhalmozódása hozzájárul ezen réz ionok toleranciájának mechanizmusához. A kutatók ezeket az archeákat egy fokozott koncentrációjú fémbe helyezték, és azt találták hogy az exopolifoszfatáz aktivitás növekedett mivel a polifoszfát szint csökkent. Ez azt sugallja hogy a Sulfolobus képes elviselni a fémeket egy polifoszfát mechanizmuson keresztül.
Források
[szerkesztés]- ↑ a b c (1991. november 23.) „Sulfolobus metallicus, sp. nov., a Novel Strictly Chemolithoautotrophic Thermophilic Archaeal Species of Metal-Mobilizers”. Systematic and Applied Microbiology 14 (4), 372–378. o. DOI:10.1016/S0723-2020(11)80312-7. ISSN 0723-2020.
- ↑ Suzuki, Toshiharu, et al. "Sulfolobus tokodaii sp. nov. (f. Sulfolobus sp. strain 7), a new member of the genus Sulfolobus isolated from Beppu Hot Springs, Japan." Extremophiles 6 (2002): 39-44. Web. 9 Mar. 2015.
- ↑ Morales M (2011. november 23.). „Bio-oxidation of H2S by Sulfolobus metallicus”. Biotechnol Lett 33 (11), 2141–5. o. DOI:10.1007/s10529-011-0689-2. PMID 21744275.
- ↑ a b Bandeiras, Tiago M., et al. "The Respiratory Chain Of The Thermophilic Archaeon Sulfolobus metallicus: Studies On The Type-II NADH Dehydrogenase." BBA – Bioenergetics 1557.1-3 (2003): 13. Academic Search Complete. Web. 11 Feb. 2015.
- ↑ Auernik, Kathryne S., Yukari Maezato, Paul H. Blum, and Robert M. Kelly. "The Genome Sequence of the Metal Mobilizing, Extremely Thermoacidophilic Archaeon Metallosphaera sedula Provides Insights into Bioleaching-Associated Metabolism." Applied and Environmental Microbiology 74.3 (2008): 682-692. Print. 10 Mar. 2015.
- ↑ Burton,N., Williams, T. and Norris, P. "Carboxylase genes of Sulfolobus metallicus". Arch Microbiol 172.6 (1999): 349-353. Web. 23 April 2015.
- ↑ (2007. november 23.) „Ferrous Iron- and Sulfur-Induced Genes in Sulfolobus metallicus”. Applied and Environmental Microbiology 73 (8), 2491–2497. o. DOI:10.1128/AEM.02589-06. ISSN 0099-2240.
- ↑ Bode, Moira L., et al. "Extaction, Isolation And NMR Data Of The Tetraether Lipid Calditoglycerocaldarchaeol (GDNT) From Sulfolobus Metallicus Harvested From A Bioleaching Reactor." Chemistry & Physics Of Lipids 154.2 (2008): 94-104. Academic Search Complete. Web. 2 Apr. 2015.
- ↑ a b Remonsellez, Francisco, Alvaro Orell, and Carlos A. Jerez. "Copper tolerance of the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus metallicus: possible role of polyphosphate metabolism." Microbiology 1 (2006): 59-66. Web.10 Mar. 2015.
- ↑ Rodríguez, Y., Ballester, A., Blázquez, M., González, F., Muñoz, J., 2003. New information on the chalcopyrite bioleaching mechanism at low and high temperature. Hydrometallurgy 71, 47–56.
- ↑ Li, Alin, and Songtao Huang. "Comparison Of The Electrochemical Mechanism Of Chalcopyrite Dissolution In The Absence Or Presence Of Sulfolobus Metallicus At 70°C." Minerals Engineering 24.13 (2011): 1520-1522. Academic Search Complete. Web. 29 Apr. 2015.
- ↑ Morales, M. et al. "Bio-oxidation of H2S by Sulfolobus metallicus". Biotechnol Lett (2011): 2141-2145. Web. 23 April 2015.
- ↑ Rocha, Rita, et al. "Natural Domain Design: Enhanced Thermal Stability Of A Zinc-Lacking Ferredoxin Isoform Shows That A Hydrophobic Core Efficiently Replaces The Structural Metal Site." Biochemistry 45.34 (2006): 10376-10384. Academic Search Complete. Web. 29 Apr. 2015.
