ハロバクテリウム・ノリセンス

ハロバクテリウム・ノリセンスは、塩分濃度が飽和に近い環境で繁殖する好塩性の桿菌です^{。 [1]}名前の暗示にもかかわらず、ハロバクテリウムは実際には細菌ではなく古細菌の属です。 ^[1] H. ノリセンスは、死海やユタ州のグレートソルトレイクなどの塩分濃度の高い環境から分離できます。 ^[1]ハロバクテリウム属のメンバーは、高温にさらされてもタンパク質とポリメラーゼが安定しているため、 DNA複製と転写の優れたモデル生物です^{。 [2]微生物が}ハロバクテリウム属に分類されるためには、エーテル結合ホスホグリセリドと糖脂質からなる膜組成を示さなければなりません。 ^[2]

この生物はHalobacterium属に属し、分類学上の分類は以下のとおりです：Archaea、Euryarchaeota、Euryarchaeota、Halobacteria、Halobacteriales、Halobacteriaceae、Halobacterium、Halobacterium noricense。^{[1]現在、19の好塩性古細菌属と57の種が}Halobacterium属に知られています。^[2]

報告されている3つの株、Halobacterium salinarium NRC-1、Halobacterium sp. DL1、およびHalobacterium salinarium R1が、 Halobacterium noricense CBA1132株と比較されました。^[3]多座配列タイピング（MLST）と平均ヌクレオチド同一性（ANI）に基づく系統樹は、株CBA1132と株DL1が密接に関連している一方で、株NRC-1と株R1が密接に関連していることを示しました。^[3]多座配列タイピングは、ゲノム情報を使用して細菌分類群間の進化的関係を確立する技術です。^{[4]平均ヌクレオチド同一性は、ゲノムのコーディング領域に基づいて2つの株のヌクレオチド間の類似性を比較するために使用される遺伝学的方法であり、これにより科学者は表現型の類似性に基づいて}原核生物を分類する従来の方法から方向転換することを可能にしています。^[5] CBA1132株とDL1株の特徴は、どちらも染色体に高いGC含有量があり、過酷な環境でも安定性を発揮することです。^[6] Halobacterium属内のH. noricenseの近縁種には、 Halobacterium denitrificans、Halobacterium halobium、Halobacterium v​​olcaniiなどがあります。 ^[2]

Halobacterium noricenseは自由生活性であることが知られており、膜にカロテノイドとバクテリオルベリンが存在するため、通常は赤またはピンク色のコロニーとして現れます。 ^{[3] [7]}カロテノイドは、光分光法で測定されたように、330〜600 nmの波長の光を吸収する能力があります。^[2]典型的なコロニーの形態は、直径0.4 mmの円形です。^[2]顕微鏡下では、通常は約5 μmと測定され、グラム陰性で桿菌の形をしています。^[2] H. noricense には、浮遊培養物として現れることが多い近縁種のHalobacterium salinariumに存在するガス小胞がありません。^[2] Halobacterium noricense は、固体培地ではなく液体ブロスで増殖すると、球菌の形に見えることがあります。^[2]

ハロバクテリウム・ノリセンスは、この生物が分離された塩鉱床があるオーストリアのノリカムにちなんで名付けられました。 ^[2]この古細菌は、2004年にクラウディア・グルーバー率いる科学者グループによって発見されました。^{[2]このグループは}、H. ノリセンスの2つの株と、H. サリナリウムを含む他のハロバクテリウム種を分離しました。^[2]

Halobacterium noricenseの最初の 2 つの株 (A1 および A2) は、オーストリアの塩鉱床から採取されたサンプルから分離されました。^[2]塩鉱床は地表から約 400 メートル下にあり、ペルム紀に形成されたと考えられています。^[2]サンプルを採取するために、研究者らは既存の鉱山を利用して地表下まで移動しました。^[2]彼らはコアドリルを使用して塩鉱床の円筒形セクションを採取し、それを配列決定に使用しました。^[2]周囲の粘土と石灰岩により、鉱床は約 2 億 5000 万年にわたって高い塩分濃度を維持していました。^[2]これらの条件では塩が逃げることができず、好塩性古細菌にとって理想的な環境が形成されました。^[2]

Halobacterium noricenseは、250.0 グラムの NaCl、20.0 グラムの MgSO ₄ 7H ₂ O、2.0 グラムの KCl、3.0 グラムの酵母エキス、 5.0 グラムのトリプトン、および分離株の成長に必要なその他の化合物を含むATCC 2185 培地で分離されました。 ^{[8]約 2 週間の}培養期間の後、赤い円形のコロニーが出現しました。^[2]これはH. noricenseの特徴的なコロニーの形態です。 ^[2]

Halobacterium noricense は中温菌として知られており、最適成長温度は約 37 °C、培養期間は 18 日です。^[2] pH 5.2-7.0 の酸性条件で繁殖します。^[2]これまでの研究では、15-17% の NaCl 濃度で最高の成長率が得られました。^[2] Halobacterium は極めて好塩性であるため、高金属濃度でも生存できることがわかっています。 ^[3]これは金属耐性によって達成され、H. noricense株 CBA1132 もこれらの高金属イオン濃度で生存できる可能性があることを示唆しています。^[3]

Gruberら^[2]のH. noricense株A1およびA2は、16S rDNA配列を通じてHalobacterium属と97.1%の相同性を示した。 ^[2] H. noricenseゲノム、株CBA1132は、3,012,807塩基対、およそ3,084の遺伝子コード配列、および2,536の遺伝子を含む4つのコンティグから構成される。^{[3] [9]} GC含量は約65.95%であり、H. noricenseゲノム中の687の遺伝子は機能が不明である。^{[3] [9]}代謝およびアミノ酸輸送関連遺伝子は、既知の遺伝子の最大のグループを構成している。^[9]このグループには213の既知の遺伝子が含まれる。^[9]ハロバクテリウム属は現在、16S rRNAが最も近い親戚であるメタン生成菌との類似性が80%未満であるため、単系統として知られています。^[1]

Joint Genome Instituteによると、 Halobacterium（株DL1）種の別の完全なゲノム解析が、 454 GS FLX、 Illumina GAIIxを使用して配列決定されました。^[10] Halobacterium noricense（株CBA1132）は最近、天日塩から分離され、完全なゲノム解析が2016年に韓国の研究者によって実施されました^{。[3] [9]}研究者らは、DNAと核酸を収集するために非常に細かい孔を持つ膜を使用するQuickGene DNA組織キットを使用してDNAを抽出しました。 ^[11]彼らはMGゲノムDNA精製キットを使用してDNAを精製しました。 ^[9]抽出および精製が終わると、ゲノムの配列決定戦略は、PacBio RS IIシステムの方法による全ゲノムシーケンスでした。 ^[9]最後に、ゲノムはRapid Annotation using Subsystem Technology（RAST）サーバーによって分析および実行されました。^[3]

Gruberらによると、Halobacterium noricenseはグルコース、ガラクトース、スクロース、キシロース、マルトースを発酵できない。^[2]バンコマイシンやテトラサイクリンを含む多くの抗生物質に耐性があるが、アニソマイシンで死滅させることができる。^{[2]この生物は}ゼラチナーゼやアミラーゼという酵素を生成しないため、デンプンやゼラチンを分解できない。^[2] H. noricenseは化学有機栄養生物であり、L-アルギニンまたは硝酸塩にさらされた場合を除いて、ほとんどの環境で好気呼吸を行う。これらの場合、通性嫌気性菌として機能することができる。^[2]カタラーゼ陽性であるため、過酸化水素を水と酸素に分解する能力がある。^[2]高塩分環境で見つかる最も豊富な炭素源はグリセロールである。これは緑藻類のドナリエラが周囲の浸透圧を下げる働きがあるためである。^[12] H. noricenseはグリセロールをリン酸化してグリセロール 3-リン酸に代謝し、最終的にはジヒドロキシアセトン 5-リン酸(DHAP)を形成する。 ^[12]原子核の周囲の局所磁場の位置を特定するために使用されるNMR 分光法は、好気呼吸中にピルビン酸シンターゼによってアセチル Co-Aに変換されるピルビン酸の 90% がクエン酸回路に入り、残りの 10% はビオチンカルボキシラーゼによってオキサロ酢酸に変換され、後に脂肪酸分解に使用されることを明らかにした。^[13]

前回の死海のブルームから濃縮されたバイオマスのメタゲノム解析を数百リットルの塩水（pH 6）と比較したところ、ブルームは塩水よりも多様性が低いことが明らかになりました。^[14]死海はイスラエルとヨルダン川の国境に位置し、水深は約300メートルです。^[14]死海には1.98M Mg ²⁺、1.54M Na ⁺、および0.08M（1％）Br−^が含まれており、水質を独特で生態系を過酷なものにしています。^[14]

サンプルは1992年にアインゲディ310ステーションでブルームシーズン中に死海から採取されました。 [ ^{14 ]}細胞は遠心分離され、赤みがかった細胞ペレットがアガロースプラグに包埋されました。 [14]プラグからDNAを抽出し、pCC1fosベクターにクローニングして、細菌FプラスミドのDNAを含む2つのフォスミドライブラリを構築しました。^[14]

さらなる分析のために各ライブラリに対してBAC末端配列解析が行われ、配列はベクター汚染がないかスキャンされ、BLASTによって除去された。^[14] 1992年のライブラリの読み取り長は734bpであった。^[14]

PCR 16S rRNA遺伝子増幅が行われ、合計714の配列位置からブートストラップ値を計算するためのツリーを構築するために使用されました。 ^[14]好塩菌は多様ですが、分析により、ほとんどのrRNAがGenBankの配列と約93％の類似性があることが明らかになりました。^[14] H. noricenseは1992年のブルームで95％の類似性を示しました。^[14]サンプルをフォスミドライブラリと比較すると、いくつかのサンプルは他の既知の好塩性細菌種と88％を超える類似性を示しました。^[14]これは、これらの好塩菌が死海の極端な塩分濃度に特に適応していることを示しています。^[14]

宇宙生物学の分野では、火星にハロバクテリウムが存在する可能性についての研究もある。 ^[15]死海と同様に、火星の表面にある水は塩分濃度が非常に高い塩水である。^[15]そのため、火星の微生物はハロバクテリウムと同様の適応を必要とするだろう。^[15]

Halobacterium noricense には、薬物送達、紫外線保護、環境外で分離できるバクテリオロドプシンのユニークな特性など、人間や産業に利益をもたらす多くの用途があります。 ^[16] H. noricense は、ミセルとして使用して体内の特定の場所に薬物を送達できる高濃度のメナキノン（脂溶性ビタミン K2）を生成します。 ^[16] Nimptsch K によると、メナキノンの存在は悪性癌のリスクを減らすこともできます。^[16]発酵食品にも、特にチーズに細菌が存在するため、高レベルのメナキノンが含まれていることがわかっています。^[17] H. noricense は高塩濃度を必要とし、現在発酵プロセスを強化するために研究されています。^[18] H. noricenseはカタラーゼ陽性でもあり、過酸化水素などの活性酸素種（ROS）を水などの無害な物質に分解できます。 ^[18] H. noricenseは活性酸素から身を守る酵素を生成するだけでなく、バ​​クテリオルベリンという色素を含んでおり、ガンマ線や紫外線に耐えることができます。^[18]バクテリオルベリンをさらに研究することで、抗がん特性を持つ生理活性化合物が開発される可能性があります。^[18]最後に、光プロトンポンプであるバクテリオロドプシン（これも細胞を紫外線から保護します）は、科学者が電子機器や光学機器に応用することを可能にしています。そのメカニズムは、光を捕らえてプロトン勾配を作り、化学エネルギーを生成することです。実用的な用途としては、動き検出、ホログラフィックストレージ、ナノテクノロジーなどがあります。^[19]

• 「Halobacterium noricense」。生命百科事典。
• LPSN
• BacDive の Halobacterium noricense の標準株 - 細菌多様性メタデータ