アキフェックス

アキフェックス
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	アキフィコタ
注文：	水生植物
家族：	水生植物
属:	アキフェックス; フーバー＆ステッター1992
タイプ種
	アキフェクス・ピロフィラス; フーバー＆ステッター1992
種
	「A.エオリカス」; A.ピロフィラス;

Aquifexは細菌属で、 Aquificota門に属します。Aquifex には、正式に公表された名前を持つ種が 1 つあります( A. pyrophilus )。ただし、「 A. aeolicus」は、正式にまたは効果的に公表されていないため、名前としての地位がないにもかかわらず、種と見なされることがあります。Aquifex 属は、85 °C から 95 °C の温度で最もよく成長する、極度好熱菌です。これらは、極度環境に生息する他の菌類である古細菌とは対照的に、細菌に属します。^[1]

Aquifex属細菌は、長さ 2 ～ 6 μm、直径約 0.5 μm の棒状の細菌で、運動性があります。胞子を形成せず、グラム陰性独立栄養生物です。Aquifexはラテン語で「水を作る」という意味で、呼吸によって水を作り出すことに由来しています。Aquifexは、最大 100 個の細胞からなる細胞集合体を形成する傾向があります。

Aquifex属菌は好熱性で、海底火山や温泉の近くでよく生育します。^[2] A. aeolicusは生存に酸素が必要ですが、7.5 ppmの低酸素レベルでも生育できます。A . pyrophilusは酸素の代わりに窒素を還元することで嫌気性でも生育できます。他の好熱性細菌と同様に、 Aquifexは工業プロセスで重要な役割を果たしています。

「A. aeolicus 」のゲノムは完成している。^[3]^、^[4]ゲノムの長さが大腸菌のゲノムの長さの約3分の1に過ぎないという事実により、これは容易になった。A . aeolicusのゲノムを他の生物と比較すると、その遺伝子の約16％が古細菌ドメインに由来することが判明した。この属のメンバーは、真正細菌ドメインの最も初期のメンバーの一部であると考えられている。

「A. aeolicus 」はシチリア島の北で発見されましたが、A. pyrophilus はアイスランドのすぐ北で初めて発見されました。

ゲノム構造

A. aeolicusの完全なゲノムは、1,551,335 塩基対で構成され、1,500 を超えるオープンリーディングフレーム(ORF) または染色体コード配列があります。ゲノムの非常に大きな部分 (90% 以上) はタンパク質コード領域であり、重要な非コード反復はありません。A . aeolicusゲノムは高密度ですが、呼吸プロセスに使用される多くの酵素サブユニットは、個別のオペロンに含まれています。ゲノムの修復は、ほとんどの真核生物に見られるDNA ポリメラーゼベータなどのタンパク質によって行われます。^[3]

細胞代謝

Aquifex の呼吸および固定経路は、他の独立栄養細菌と同様の経路を使用します。炭素固定は還元 TCA 回路を使用して行われ、アセチル CoA やその他の多くの生合成物質を形成します。多くの細菌は、ペントースリン酸経路、エントナー・ドゥドロフ経路、またはエンデン・マイヤーホフ・パルナス経路で TCA 回路からの生成物を使用しますが、これらの糖新生プロセスに必要な多くの酵素はA. aeolicusでは特定されておらず、別の経路が使用される可能性があることを示唆しています。^[3]

A. aeolicus は呼吸を行うために 7.5 ppm 以上の酸素濃度を必要とするが、A. pyrophilus は窒素で呼吸することができる。しかし、両種ともゲノム内に硝酸還元酵素と硝酸トランスポーター遺伝子を持っている。他の細菌が酸素呼吸に使う酵素はAquifexでも使われている。他にも多くの酸化還元酵素が存在するが、その生理学的役割は不明である。^[3] Aquifex は呼吸経路内でチオ硫酸塩、分子状水素、硫黄を酸化する。^[5]

系統発生

小サブユニットrRNAに基づく系統樹は、Aquificalesが古細菌から分岐した最も初期の細菌の一部であることを示唆している。しかし、タンパク質に基づく系統樹はこの議論に反論している。^[6]^[3]このことと、系統内での多くの水平遺伝子移動のため、正確な系統樹を決定することは困難である。 ^{[5]これらの要因により、多くの人は、}Aquifex門が別の超好熱門であるThermotogota門の次に基底的であるか、または非常に多様な熱水生息種のグループであるCampylobacteroota門の一部であると信じています。 ^[7]

研究の可能性

A. aeolicusは超好熱細菌のモデル生物として使用されています。多くの研究で、Aquifex ヒドロゲナーゼが極めて高い温度で二水素の可逆酸化 (酸化反応) を行う能力が調べられています。 ^[8]Aquifexのヒドロゲナーゼの特性の成功により、この属は水素ベースの燃料電池用の再生可能なバイオ触媒として有望視されています。^[9]

参照

参考文献

^ ライゼンバッハ AL (2001)。ブーンDR;カステンホルツ RW (編)。アキフィカエ phy. 11月Bergey の系統的細菌学マニュアル(第 2 版)に記載されています。シュプリンガー・フェルラーク、ベルリン。 359–367ページ。ISBN 0-683-00603-7。
^ Madigan M; Martinko J 編 (2005)。Brock Biology of Microorganisms (第 11 版) 。Prentice Hall。ISBN 0-13-144329-1。
^ abcde Deckert G; et al. (1998). 「超好熱菌Aquifex aeolicusの完全ゲノム」. Nature . 392 (6674): 353–358. Bibcode :1998Natur.392..353D. doi : 10.1038/32831 . PMID 9537320.
^ 「Aquifex aeolicus の完全なゲノム」。Aquifex aeolicus VF5 情報。2014 年 2 月 23 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006 年 3 月 14 日閲覧。
^ ab ギラル、マリアンヌ;プルネッティ、ローレンス。オシニャルグ、クレマン。チャッカファヴァ、アレクサンドル。インフォッシ、パスカル。イルバート、マリアンヌ。ロジュー、エリザベート。 Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse (2012-01-01)、Poole, Robert K. (ed.)、「第 4 章 – 超好熱性細菌 Aquifex aeolicus: 呼吸経路から極めて耐性のある酵素およびバイオテクノロジーへの応用まで」、Advances in Microbial生理学、細菌呼吸生理学の進歩、61、アカデミックプレス：125–194、doi：10.1016/B978-0-12-394423-8.00004-4、PMID 23046953 、 2020年5月1日取得
^ Olsen, Gary J. (1994年10月). 「Archaea, Archaea, every where」. Nature . 371 (6499): 657–658. Bibcode :1994Natur.371..657O. doi :10.1038/371657a0. ISSN 1476-4687. PMID 7935810. S2CID 4315522.
^ Eveleigh, Robert JM; Meehan, Conor J.; Archibald, John M.; Beiko, Robert G. (2013-12-01). 「Aquifex aeolicus であること：超好熱菌の波乱に満ちた過去を解き明かす」. Genome Biology and Evolution . 5 (12): 2478–2497. doi : 10.1093/gbe/evt195 . PMC 3879981. PMID 24281050 .
^ Pandelia, Maria-Eirini; Nitschke, Wolfgang; Infossi, Pascale; Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse; Bill, Eckhard; Lubitz, Wolfgang (2011-04-12). 「Aquifex aeolicus由来の酸素耐性[NiFe]ヒドロゲナーゼの電子伝達鎖におけるユニークな[FeS]クラスターの特性評価」。Proceedings of the National Academy of Sciences . 108 (15): 6097–6102. Bibcode :2011PNAS..108.6097P. doi : 10.1073/pnas.1100610108 . ISSN 0027-8424. PMC 3076877 . PMID 21444783.
^ Infossi, Pascale; Lojou, Elisabeth; Chauvin, Jean-Paul; Herbette, Gaetan; Brugna, Myriam; Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse (2010-10-01). 「水素の生体酸化のための Aquifex aeolicus 膜ヒドロゲナーゼ: 酵素の安定性と活性における脂質と生理学的パートナーの役割」。International Journal of Hydrogen Energy。インド-フランスバイオ水素ワークショップ: 基本概念から技術まで。35 ( 19): 10778–10789。doi :10.1016/ j.ijhydene.2010.02.054。ISSN 0360-3199 。

外部リンク

ケニオン大学生物学部の学生が編集した微生物ウィキからの Aquifex。
原核生物：微生物学コミュニティのための進化する電子リソース。 2004年。Springer-Verlag New York、LLC。

[1] ライゼンバッハ AL (2001)。ブーンDR;カステンホルツ RW (編)。アキフィカエ phy. 11月Bergey の系統的細菌学マニュアル(第 2 版)に記載されています。シュプリンガー・フェルラーク、ベルリン。 359–367ページ。ISBN 0-683-00603-7。

[2] Madigan M; Martinko J 編 (2005)。Brock Biology of Microorganisms (第 11 版) 。Prentice Hall。ISBN 0-13-144329-1。

[:0-3] Deckert G; et al. (1998). 「超好熱菌Aquifex aeolicusの完全ゲノム」. Nature . 392 (6674): 353–358. Bibcode :1998Natur.392..353D. doi : 10.1038/32831 . PMID 9537320.

[4] 「Aquifex aeolicus の完全なゲノム」。Aquifex aeolicus VF5 情報。2014 年 2 月 23 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006 年 3 月 14 日閲覧。

[:1-5] ギラル、マリアンヌ;プルネッティ、ローレンス。オシニャルグ、クレマン。チャッカファヴァ、アレクサンドル。インフォッシ、パスカル。イルバート、マリアンヌ。ロジュー、エリザベート。 Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse (2012-01-01)、Poole, Robert K. (ed.)、「第 4 章 – 超好熱性細菌 Aquifex aeolicus: 呼吸経路から極めて耐性のある酵素およびバイオテクノロジーへの応用まで」、Advances in Microbial生理学、細菌呼吸生理学の進歩、61、アカデミックプレス：125–194、doi：10.1016/B978-0-12-394423-8.00004-4、PMID 23046953 、 2020年5月1日取得

[6] Olsen, Gary J. (1994年10月). 「Archaea, Archaea, every where」. Nature . 371 (6499): 657–658. Bibcode :1994Natur.371..657O. doi :10.1038/371657a0. ISSN 1476-4687. PMID 7935810. S2CID 4315522.

[7] Eveleigh, Robert JM; Meehan, Conor J.; Archibald, John M.; Beiko, Robert G. (2013-12-01). 「Aquifex aeolicus であること：超好熱菌の波乱に満ちた過去を解き明かす」. Genome Biology and Evolution . 5 (12): 2478–2497. doi : 10.1093/gbe/evt195 . PMC 3879981. PMID 24281050 .

[8] Pandelia, Maria-Eirini; Nitschke, Wolfgang; Infossi, Pascale; Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse; Bill, Eckhard; Lubitz, Wolfgang (2011-04-12). 「Aquifex aeolicus由来の酸素耐性[NiFe]ヒドロゲナーゼの電子伝達鎖におけるユニークな[FeS]クラスターの特性評価」。Proceedings of the National Academy of Sciences . 108 (15): 6097–6102. Bibcode :2011PNAS..108.6097P. doi : 10.1073/pnas.1100610108 . ISSN 0027-8424. PMC 3076877 . PMID 21444783.

[9] Infossi, Pascale; Lojou, Elisabeth; Chauvin, Jean-Paul; Herbette, Gaetan; Brugna, Myriam; Giudici-Orticoni, Marie-Thérèse (2010-10-01). 「水素の生体酸化のための Aquifex aeolicus 膜ヒドロゲナーゼ: 酵素の安定性と活性における脂質と生理学的パートナーの役割」。International Journal of Hydrogen Energy。インド-フランスバイオ水素ワークショップ: 基本概念から技術まで。35 ( 19): 10778–10789。doi :10.1016/ j.ijhydene.2010.02.054。ISSN 0360-3199 。