メタロスフェラ・セデュラ

Metallosphaera sedulaはMetallosphaera属の一種で、もともとはイタリアの火山地帯から分離されました。Metallosphaera sedula は大まかに「金属動員球」と訳され、「sedulus」は忙しいという意味で、金属を動員する効率性を表しています。M . sedulaは高度に好熱好酸性の始生代生物で、重金属に対して異常に耐性があります。

M. sedula は黄鉄鉱 (FeS ₂ )を酸化できるため、石炭の黄鉄鉱除去に使用できる可能性があります。石炭の燃焼による環境への影響に対する認識が高まるにつれて、石炭による汚染緩和、つまり「クリーン コール」という考え方が生まれました。緩和にはいくつかの焦点がありますが、その 1 つは、燃焼前に黄鉄鉱に含まれる硫黄などの不純物を除去することです。硫黄の燃焼によりSO ₂が生成され、これが健康に悪影響を及ぼし、酸性雨の原因となります。現在、石炭から黄鉄鉱を除去する方法としては、微生物による生物的抽出よりも非生物的方法が好まれていますが、このプロセスは実行可能です。石炭の黄鉄鉱除去を目的として他の生物も研究されてきましたが ( Thiobacillus ferrooxidansなど)、このプロセスは従来の非生物的除去よりも遅い速度で進行します。M. sedula は好熱性で高温にも耐えられるため、他の生物よりも抽出速度が速く、将来的には石炭の黄銅鉱除去に使用する有力な候補となる。

M. sedula には、長さ約 220 万塩基対の単一の環状染色体が含まれています。これは約 2,300 種類のタンパク質をコードしており、そのうちのいくつかは金属耐性と接着に必要です。タンパク質の 35% の機能は現在のところ不明であるため、仮説タンパク質と呼ばれています。配列比較に基づくと、M. sedula はSulfolobus属のメンバーに最も近い関係にあります。

M. sedula は、電子顕微鏡で見ると直径約 1 μmの球菌 で、表面から線毛のような構造が突き出ている。75 °C、pH 2.0 で最もよく成長する偏好気性菌である。極限環境細菌の中でも、生理学的多様性に富む点では比較的独特である。複雑な有機分子 (糖を除く)を使用する従属栄養成長、提案されている改良3-ヒドロキシプロピオン酸回路によるH ₂存在下での二酸化炭素固定による独立栄養成長が可能であり、カザミノ酸および金属硫化物で混合栄養成長させた場合に最も高い成長率が見られる。M . sedulaの膜酸化酵素による鉄と硫黄の異化酸化は、 M. sedula が金属を動員してバイオリーチする能力の鍵となっている。 H ₂存在下で生育すると、 M. sedulaが黄銅鉱(CuFeS ₂ )から銅を浸出する能力は低下します。

M. sedula は、硫黄を多く含む温泉、火山地帯、酸性鉱山排水(AMD) のコミュニティに生息しています。これらのコミュニティは、金属イオン濃度が高く、pH が低く、温度が高いという特徴があります。

AMD における黄鉄鉱の溶解は自然なプロセスですが、これらの環境に生息するM. sedulaなどの好酸性菌の存在により溶解が加速され、稼働中の鉱山や廃坑の排水の酸性化率が高まります。AMD 群集は、温度、金属耐性、pH に対する耐性に応じて利用可能なニッチを満たす多様な微生物構成を特徴としています。これらの群集は、硫黄、鉄、炭素、窒素の生物地球化学的循環を通じて複雑な共生関係を示しています。高温では、M. sedula は鉄と硫黄の酸化剤としてのニッチを満たし、この役割は低温では中温のFerroplasma spp. やLeptospirillum spp. などの他の好酸性菌によって果たされます。

M. sedulaは実験室では隕石上でも生育できる。 ^[1]

1. Huber, G. ,Spinnler, C. , Gambacorta , A., Stetter, K. 「Metallosphaera sedula 属および新属は、好気性、金属移動性、好熱酸性古細菌の新属である」。系統的および応用微生物学。1989 年。38-47 ページ。
2. Auernik, K.、および Kelly, R.「従属栄養、独立栄養、および混合栄養成長のトランスクリプトーム解析によって裏付けられた、極めて好熱好酸性の古細菌 Metallosphaera sedula の生理学的多様性」応用環境微生物学、2010 年、p. 931-935。
3. Clark, T., Baldi, F., Olson, G.「好熱性古細菌 Metallosphaera sedula による石炭の黄鉄鉱除去」応用環境微生物学、1993 年、p. 2375-2379。
4. http://www.epa.gov/oaqps001/二酸化硫黄/
5. http://www.epa.gov/acidrain/what/index.html
6. Peeples, TL、Kelly, RM、「金属/硫黄酸化性極度好熱好酸性菌 Metallosphaera sedula の生体エネルギー」。Fuel。1993 年、p. 1577-1752。
7. Auernik, K および Kelly, R.「極めて好熱好酸性の古細菌 Metallosphaera sedula による黄銅鉱のバイオリーチングに対する分子状水素の影響」応用環境微生物学、2010 年、p. 2668-2672。
8. Alber, B.、Kung, J.、および Fuchs, G.「Metallosphaera sedula 由来の 3-ヒドロキシプロピオニルコエンザイム A シンテターゼ、独立栄養 CO2 固定に関与する酵素」Journal of Bacteriology 2008. p. 1383-1389
9. [1]
10. Baker, B.、および Banfield, J.「酸性鉱山排水中の微生物群集」。FEMS 微生物生態学。2002 年。139-152 ページ
11. Auernick, KS, Maezato, Y., Blum, PH, Kelly, RM「金属移動性、極めて好熱好酸性の古細菌 Metallosphaera sedula のゲノム配列はバイオリーチング関連代謝に関する知見を提供する」応用環境微生物学、2008 年、p. 682-692

• BacDive の Metallosphaera sedula の標準株 - 細菌多様性メタデータ