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| フェルビディコッカス | |
|---|---|
科学的分類 
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| ドメイン： | 古細菌 |
| 王国： | プロテオアーキオータ |
| 上門: | TACKグループ |
| 門: | サーモプロテオタ |
| クラス： | 熱タンパク質 |
| 注文： | Fervidicoccales Perevalova 他、2010 [4] |
| 家族： | Fervidicoccaceae Perevalova et al.、2010 [3] |
| 属: | Fervidicoccus Perevalova 他、2010 [2] |
| 種： | F.フォンティス
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| 二名法名 | |
| フェルビディコッカス・フォンティス ペレヴァロヴァら、2010 [1]
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フェルビディコッカス・フォンティスは、高温環境で繁殖することで知られる好極限性の球菌型 古細菌である。 [5] [6]ロシアのウゾンカルデラで発見され、嫌気性、有機 栄養代謝を示し、主にペプチドや酵母エキスなどの有機化合物を発酵させる。 [7] [8] F. フォンティスは遺伝的に独特で、最も近い親戚と遺伝物質の89%以下しか共有していない。 [6]フェルビディコッカス目フェルビディコッカス属の唯一の種であるが、進行中の研究では新しい種の可能性が示唆されている。 [9] [7]脂質加水分解能力があるためバイオテクノロジーの用途で重要な役割を果たしており、廃水処理から医薬品までさまざまな産業に貢献している。 [9]
科学的分類
分類
F. fontis は古細菌ドメインに属し、クレンアーキオタ門に分類されます。[要説明] [6] [9]この門の生物は極限環境性で知られており、極度の高温、低温、酸性などの厳しい環境でも生存することができます。[5]熱タンパク質綱には好熱菌が含まれ、[10]その中のF. fontis は注目すべき例です。[6]好熱菌は高温環境で生存する能力が特徴で、最適な成長は 65～70 °C (149～158 °F) の温度範囲で行われます。[6]通常、好熱性生物は火山地域または熱水噴出孔の近くにある陸上および海中の泉で見つかります。[11] F. fontisはFervidicoccales目、Fervidicoccaceae 科、Fervidicoccus属に分類されます。[6] [9] Kam940 T株と1507b株が分離され、この生物の同定に使用され、新しい属と種の創出につながった。[6]現在、F. fontisはFervidicoccales目内で同定された唯一の種である。[9]しかし、ウゾンカルデラから分離された株Kam1884は、 16S RNA配列においてF. fontis Kam940 Tと約96％の類似性を示し、 Fervidicoccus属内の新種の可能性があることを示している。[7]
親族
F. fontisの進化的関係を探るために系統樹が構築され、そのユニークな系統的位置を明らかにするとともに、特定の他の種との近縁性も示した。[8]この解析では、 30種のリボソームタンパク質、 RNAポリメラーゼのαおよびβ成分、23S rRNA遺伝子の配列データを組み合わせている。 [8] F. fontisはThermoprotei綱内で遺伝的に独特で、そのメンバーとの遺伝的同一性は89%未満であり、Fervidoccales目の唯一の既知種である。[6] [9]この独特さは、Thermoprotei綱内での比較的遠い進化的つながりを強調している。[6]ただし、注目すべき近縁種には、Ignisphaera aggregans、Caldisphaera lagunensis、Acidilobus saccharovorans、およびDesulfurococcus kamchatkensisがある。[8] F. fontisは、少なくとも25%のユニークなタンパク質コード遺伝子と、プロテアーゼを除いて細胞外加水分解酵素が存在しないというユニークな特徴により、同類の菌類と区別されます。[8]
発見と隔離
F. fontisの発見は、極限環境で微生物の増殖を促進することを目的とした嫌気性基本培地の作成から始まりました。 [7]サンプルはロシアのウゾンカルデラ内の温泉から収集されました。[7]サンプルが採取された培地は pH が 6.0～6.5 に調整されており、レサズリン1 mg 、微量元素とビタミンの溶液 1 mL、酵母エキス 0.2 g が含まれていました。[7]次に、これをチューブに移し、ブチルゴムのストッパーで密封して、80% N 2と 20% CO 2の嫌気性環境を維持しました。[7] Kam940 T株と Kam 1507b 株を分離する方法では、堆積物と水の混合物から得た10% の接種物を70 °C (158 °F) で培養しました。[7]この培養には、キチンまたはβ-ケラチンがポリマー基質として2 gl -1の濃度で添加されることも含まれていた。[7] Kam940 Tは、 1.5%寒天を含むペプトンを含む基本培地で単離されたが、Kam1507bはペプトンを強化した培地で段階希釈することによって得られた。 [7]この方法により、3〜5日以内に球状細胞を持つ生物を分離することに成功し、ユニークなフェルビディコッカス株、Kam940 TとKam1507bが発見された。 [7]これらの分離された株の純度は位相差顕微鏡によって確認され、株が完全に単一の球菌細胞で構成されていることが明らかになり、最終的に効果的な分離と新種の発見が実証された。[7]
形態学
F. fontisは球菌状の細胞形態と鞭毛がないため運動性がないのが特徴です。[6]細胞膜はタンパク質サブユニットの層で形成された細胞膜で構成されています。[6]これらの細胞の大きさはさまざまで、長さと幅は1〜3μmの範囲です。[6]
代謝
絶対嫌気性有機栄養細菌であるF. fontis は、主にさまざまな有機化合物の発酵からエネルギーを得ています。[8]発酵には牛肉エキス、ペプトン、酵母エキスなどの代謝物を使用し、10 7細胞/mLを超える密度まで増殖します。[6] F. fontis は、ペプチドと 20 mg/L 酵母エキスを加えて 65 °C ～ 70 °C、pH 5.5～6.0 で培養すると最適に増殖します。[6]さらに、F. fontis は硫黄をH 2 Sに還元することができます。[7] F. fontisのゲノムは、タンパク質とペプチドの加水分解、およびアミノ酸異化を促進する45 のペプチダーゼをコードしており、これらはオリゴペプチドと遊離アミノ酸を細胞内へ輸送するための必須プロセスです。 [8] [12]ピルビン酸の分解もアラニン代謝の中間生成物として存在すると推定されている。 [8]ピルビン酸フェレドキシン酸化還元酵素は、アセチルCoA、CO 2、還元フェレドキシンの生成を促進する。[8]続いて、アセチルCoAは酢酸に変換され、アセチルCoA合成酵素によって行われる反応でATPが生成される。[8]代謝の多様性にもかかわらず、F. fontisは炭水化物分解の完全な経路を欠いている。[8]これは、グリコシド加水分解酵素、多糖類リアーゼ、炭水化物エステラーゼなど、炭水化物を分解できる生物に典型的に見られる遺伝子が欠如していることによって証明されている。 [ 8]
ゲノミクス
F. fontisの染色体は、包括的なゲノム配列決定と分析によって決定され、挿入配列要素を含む領域のポリメラーゼ連鎖反応(PCR) 検証によって確認されたように、環状である。 [8] 1,319,216 塩基対で構成され、平均 37.5% の G および C 含有量がある。[8]そのゲノムには、16S-23S rRNA オペロンの複製と、明確な5S rRNA遺伝子が含まれている。[8]ゲノム全体で 42 のtRNA遺伝子があり、そのうち 9 つにイントロンが含まれている。[8]類似性検索とコーディングの可能性の予測により、1,385 の潜在的なタンパク質コーディング遺伝子が特定され、遺伝子あたりの平均長は 829ヌクレオチドであった。[8]これにより、最終的にF. fontisゲノム全体の87.1% がタンパク質コーディング遺伝子でカバーされることになった。[8]
エコロジー
F. fontis Kam940 T株とKam1507b株は、それぞれ75〜80℃（167〜176℉）の温度とpHレベルが6.5と6.3の地域から採取されました。[7]変性勾配ゲル電気泳動（DGGE）を使用したさらなる分析により、ウゾンカルデラの集積培養物中にフェルビディコッカス科が特定され、さまざまなポリマー基質上で高温（68〜77℃（154〜171℉））およびpH範囲6.4〜7.0で生育する能力が実証されました。[7]環境DNAのサンプリングにより、世界中のさまざまな温泉にフェルビディコッカス科が存在することが明らかになりました。[7]これらの研究結果は、これらの生物の16SリボソームRNA配列がF. fontisのそれと94～95%の16S類似性を共有していることを示しており、F. fontisの広範囲にわたる分布と生態学的適応性を示しています。[7]
意義
新しいリパーゼや脂質消費微生物の需要が高まっており、バイオテクノロジーや微生物学にとって課題となっている。[9] F. fontisは脂質基質を加水分解する能力があるため、廃水処理、医薬品、エステル、アミノ酸などの精製製品の製造、バイオディーゼル、バイオポリマー、洗浄製品、化粧品、紙、皮革、食品の製造など、さまざまな産業で応用されている。[9]純粋な古細菌培養を分離して維持することが難しいため、これらの微生物に関する科学的知識は限られており、以前はThermococcus sibiricusのみが脂質増殖能力で認識されていた。[9]したがって、この新しい発見は、 Fervidicoccus属の生態学的能力に関する理解を広げるものである。[9] F. fontis は、他の多くの自由生活性好熱菌と比較してゲノムサイズが小さいため、他の好熱細菌と生態学的地位を共有し、それらに勝つ可能性があり、競争的な環境では有利である可能性があることを示唆しています。[8] [13] F. fontis は、スーパーオキシド還元酵素の存在により抗酸化能力を持つ可能性があり、酸化ダメージを軽減し、病気のリスクを潜在的に減らすことができるため、その医学的重要性が強調されています。[8] F. fontisにスーパーオキシド還元酵素遺伝子が存在することは、スーパーオキシドの解毒におけるその機能を強調し、抗酸化防御機構にさらに貢献しています。[8]
参考文献
- ^ 「Fervidicoccus fontis Perevalova et al., 2010」。地球規模生物多様性情報機構。 2024年4月30日閲覧。
- ^ 「Fervidicoccus Perevalova et al., 2010」。地球規模生物多様性情報機構。 2024年4月30日閲覧。
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