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| メタノピルス | |
|---|---|
科学的分類 
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| ドメイン： | 古細菌 |
| 王国： | ユーリアキオータ |
| クラス： | メタノピリ |
| 注文： | メタノピラレス フーバーとステッター、2002 |
| 家族： | メタノピラセア科 フーバーとステッター、2002 |
| 属: | メタノピルス ・クルら、1992 |
| 種： | M.カンドレリ
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| 二名法名 | |
| メタノピルス・カンドレリ カーら、1992
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メタノピルスはメタン生成菌の属で、 [1]メタノピルス・カンドレリという1種が記載されている。棒状の超好熱菌で、カリフォルニア湾の深さ2,000メートルのブラックスモーカーの壁で、84～110℃の温度で発見された。株116はカイレイ熱水地帯のブラックスモーカー流体で発見され、122℃でも生存し、繁殖できる。 [2] M. カンドレリはまた、成長と細胞活動のために高いイオン濃度（> 1 M ）を必要とする。 [3]この種は回復力が高く、環境が極限であることから、好極限菌としても分類されている。 [3]水素と二酸化炭素に富む環境に生息し、他のメタン生成菌と同様に、二酸化炭素をメタンに還元する。独自の綱であるユーリアーキオータに分類されている。
微生物学的特性
形態学
メタノピルス・カンドレリは、長さ約2～14μm、直径0.5μmの棒状のメタン生成菌です。 [3] M. カンドレリの細胞膜は、テルペノイド脂質で構成されており、最も原始的な脂質の1つであり、後の古細菌で発見されたフィタニルジエーテルの前身であると考えられています。[3]テルペノイド脂質は、コレステロール、ホパノイド、カロテノイド、フィタン、ビスフィタンを含む脂質のグループです。 [4 ]テルペノイドはM. カンドレリの膜の主成分ですが、真核生物や細菌ではむしろ支持構造です。[4] M. カンドレリは極性鞭毛房を介して運動します。[5]
メタノピルス・カンドレリは、環状2,3-ジホスホグリセリン酸の濃度が高い。[3]この化合物は超好熱菌に多く見られ、高温下でのタンパク質 変性を防ぐのに役立つ。 [6]環状2,3-ジホスホグリセリン酸の濃度が上昇すると、メタン生成菌が保護され、他の多くの生物が生き残れない環境でも生存できるようになる。この化合物がタンパク質を保護するだけでなく、M. カンドレリは膜内の塩分濃度も高い。[3]この塩分濃度の上昇は酵素の安定性を助け、高温下での酵素の活性を促進する。[7]
代謝
メタン生成菌であるM. kandleriは水素を電子源として利用し、環境中の二酸化炭素をメタンに還元する。このプロセスはメタン生成として知られている。 [3] M. kandleriは化学合成独立栄養性の絶対嫌気性菌であり、最終電子受容体として酸素を使用しません。[3] [7]
生息地
M. kandleriの培養物は、カリフォルニア湾、インド洋中央海嶺、大西洋中央海嶺、アイスランドのさまざまな海底熱水噴出孔から分離されています。[5]この種は、カリフォルニア湾の水深 2,000 メートル、温度 84～110 °C のブラックスモーカーの壁で最初に発見されました。M . kandleri は122 °C の温度まで生存できますが、最適な成長は 98 °C であると判明しています。[3] [2]細胞の成長と活動には、高い内部イオン細胞濃度 (>1 M) が必要です。[5] M. kandleri が生息する環境の極限のため、種のニッチの排他性により、系統学的分離がさらに進んだと仮定されています。[2]
ゲノム特性
メタノピルス・カンドレリの全ゲノムは、フィデリティ・システムズの研究者によって配列決定された。このゲノムはGCに富み、1,694,969ヌクレオチドを含み、そのうち約62.1%がグアニンまたはシトシンであることが判明した。[3]単一の環状染色体には、1,691個のタンパク質コード遺伝子と39個のRNA遺伝子が含まれている。[3]この種には、おそらくウイルス遺伝子の伝達による、多数の孤児遺伝子も存在する。[8]
今後の研究
Methanopyrus kandleri は、トポイソメラーゼ V を持つことが知られている唯一の種でもあります。トポイソメラーゼ Vにより、 M. kandleri はこのような高温でも生存でき、正と負の両方のスーパーコイル DNA を緩和するのに役立ちます。[8]トポイソメラーゼ V は、トポイソメラーゼと DNA 修復活性の両方を持ち、具体的には DNA 上の 1 つの部位が損傷していても、互いに独立して作用できる複数の DNA 修復部位を持つという点でユニークな酵素です。[9]この場合、トポイソメラーゼ V は有用ですが、トポイソメラーゼ V を持つ他の超好熱菌を見つけるのは困難であることが判明しています。他の古細菌にはトポイソメラーゼ V がないため、研究者はM. kandleriの酵素の起源はウイルスによる遺伝子転移の結果であると考えており、この種の異常な量の孤児遺伝子はこの理論の証拠となっています。[8]さらに、 M. kandleriの極限環境による進化した細胞反応も研究対象となっており、科学者たちはその耐性のある酵素プロセスを産業目的に応用することを目指しています。[5]
参照
参考文献
- ^ Methanopyrus に関する NCBIウェブページを参照してください。データは「NCBI 分類リソース」から抽出されました。国立生物工学情報センター。2007年 3 月 19 日閲覧。
- ^ abc Takai K, Nakamura K, Toki T, Tsunogai U, Miyagi M, Miyagi J, et al. (2008年8月). 「高圧培養下における超好熱性メタン生成菌による122℃での細胞増殖と同位体重CH4生成」Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 105 (31): 10949–54. Bibcode :2008PNAS..10510949T. doi : 10.1073/pnas.0712334105 . PMC 2490668 . PMID 18664583.
- ^ abcdefghijk Slesarev AI, Mezhevaya KV, Makarova KS, Polushin NN, Shcherbinina OV, Shakhova VV, et al. (2002年4月). 「超好熱菌Methanopyrus kandleri AV19の完全ゲノムと古細菌メタン生成菌の単系統性」. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 99 (7): 4644–9. Bibcode :2002PNAS...99.4644S. doi : 10.1073/pnas.032671499 . PMC 123701. PMID 11930014 .
- ^ ab Nakatani Y, Ribeiro N, Streiff S, Gotoh M, Pozzi G, Désaubry L, Milon A (2014年9月). 「最も「原始的な」膜とその強化子の探索：ポリプレニルリン酸理論のレビュー」.生命の起源と生物圏の進化. 44 (3): 197–208. Bibcode :2014OLEB...44..197N. doi :10.1007/s11084-014-9365-6. PMC 4669544. PMID 25351682 .
- ^ abcd Oren, Aharon (2014), Rosenberg, Eugene; DeLong, Edward F.; Lory, Stephen; Stackebrandt, Erko (eds.)、「The Family Methanopyraceae」、The Prokaryotes、ベルリン、ハイデルベルク：Springer Berlin Heidelberg、pp. 247–252、doi：10.1007/978-3-642-38954-2_328、ISBN 978-3-642-38953-5、 2021-10-11取得
- ^ "InterPro". www.ebi.ac.uk . 2021年4月23日閲覧。
- ^ ab Breitung J, Börner G, Scholz S, Linder D, Stetter KO, Thauer RK (1992 年 12 月). 「極度好熱菌 Methanopyrus kandleri 由来の N-ホルミルメタノフラン:テトラヒドロメタノプテリン ホルミルトランスフェラーゼの塩依存性、運動特性、触媒メカニズム」. European Journal of Biochemistry . 210 (3): 971–81. doi : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb17502.x . PMID 1483480.
- ^ abc Forterre, Patrick (2006 年 6 月). 「DNA トポイソメラーゼ V: 謎の起源を持つ新しいフォールド」. Trends in Biotechnology . 24 (6): 245–247. doi : 10.1016/j.tibtech.2006.04.006 . PMID 16650908.
- ^ Rajan, Rakhi; Osterman, Amy; Mondragón, Alfonso (2016-04-20). 「Methanopyrus kandleri トポイソメラーゼ V には、トポイソメラーゼ活性部位に加えて、3 つの異なる AP リアーゼ活性部位が含まれています」。Nucleic Acids Research . 44 (7): 3464–3474. doi :10.1093/nar/gkw122. ISSN 0305-1048. PMC 4838376 . PMID 26908655.
さらに読む
- Schacherl M、Waltersperger S、Baumann U (2013 年 12 月)。「Methanopyrus kandleri 由来のリボヌクレアーゼ H 様型 ASKHA スーパーファミリーキナーゼ MK0840 の構造特性」。Acta Crystallographica 。セクション D、生物学的結晶学。69 ( Pt 12): 2440–50。doi :10.1107/S0907444913022683。PMID 24311585 。
- Su AA、Tripp V、Randau L (2013 年 7 月)。「RNA-Seq 解析により、超好熱菌 Methanopyrus kandleri における tRNA 処理イベントの順序と C/D ボックスおよび CRISPR RNA の成熟が明らかに」。核酸 研究。41 ( 12 ) 。オックスフォード大学出版局: 6250–8。doi :10.1093/nar/gkt317。PMC 3695527。PMID 23620296。
- Kurr M、Huber R、König H、Jannasch HW、Fricke H、Trincone A、Kristjansson JK、Stetter KO (1991 年 9 月)。「Methanopyrus kandleri 属および新種は、110°C で増殖する超好熱性メタン生成菌の新規グループである」。Archives of Microbiology。156 ( 4 ) : 239–247。Bibcode :1991ArMic.156..239K。doi :10.1007/BF00262992。S2CID 20254769 。
- Huber R; Stetter KO (2001)。「ファミリー I. Methanopyralceae fam. nov.」。DR Boone、RW Castenholz (編)。Bergey 's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the deep branching and phototrophic Bacteria (第 2 版)。ニューヨーク: Springer Verlag。p . 169。ISBN 978-0-387-98771-2。
外部リンク
- BacDive の Methanopyrus kandleri の標準株 - 細菌多様性メタデータ