スタフィロサーマス

スタフィロサーマス
科学的分類
ドメイン：	古細菌
門:	サーモプロテオタ
クラス：	熱タンパク質
注文：	デスルフォロコッカス
家族：	デスルフォロコッカス科
属:	スタフィロサーマス; ステッター＆フィアラ 1986
タイプ種
	スタフィロテルムス・マリヌス; ステッター＆フィアラ 1986
種
	S.ヘレニカス; S. マリヌス;

分類学的には、スタフィロサームスはデスルフォコッカス科の属である。^[1]

分類

Desulfurococcaae は嫌気性で硫黄呼吸をする高度好熱菌です。Desulfurococcusと同じ科に属します。Staphylothermus 属にはS. marinusとS. hellenicusの 2 種が確認されています。どちらも古細菌ドメインに属する従属栄養性嫌気性菌です。

細胞構造

Staphylothermus marinus は独特な形態をしている。栄養レベルが低い場合、直径 0.5～1.0 mm から最大 100 クラスターの大きさのブドウのような房を形成する。栄養レベルが高い場合、直径 15 μm までの大きなクラスター細胞が見られる。S 層はテトラブラキオンと呼ばれる糖タンパク質でできている。テトラブラキオンは高温でも安定しており、タンパク質を変性させる化学物質に耐性がある。テトラブラキオンは 92,000 kDa のポリペプチドからできており、突起を形成し、これが他のテトラブラキオンサブユニットと反応して、細胞を覆う格子状のフレームワークを形成する。^[2]テトラブラキオンは熱や化学変性に耐性がある。^[3] S. marinus は、 1,610 個のタンパク質コード遺伝子と 49 個の RNA 遺伝子を含む環状染色体を持つ。Staphylothermus hellenicus は細胞壁にテトラブラキオンを持たない。直径 0.8～1.3 μm に成長する、凝集球菌、偏性嫌気性、従属栄養性、古細菌である。最大 50 個の細胞からなる大きな凝集体を形成し、158,0347 ヌクレオチド、1,599 個のタンパク質コード遺伝子、および 50 個のRNA遺伝子を含む環状染色体を持つ。

代謝

Staphylothermus marinusとStaphylothermus hellenicus は、極限酵素と呼ばれる特殊な酵素を持っており、ほとんどの酵素反応が起こり得ないような極端に暑いまたは寒い環境でよく働くことが知られています。^[4] Staphylothermus marinusとStaphylothermus hellenecusは、特に高い温度で働く熱安定性の極限酵素を持つ好熱菌です。どちらの生物も硫黄依存性の極度海洋好熱菌です。これらの古細菌は成長に硫黄を必要としますが、硫黄が限られると水素を生成できます。Staphylothermus marinus は、これらの極限酵素を使って硫黄を硫化水素に変換します。その後、硫化水素は廃棄物として放出されます。Staphylothermus marinusには、硫黄還元に関与する大きなタンパク質複合体が含まれています。Staphylothermus marinusとStaphylothermus hellenicus は、硫黄を最終電子受容体として使用しますが、硫黄還元には異なる膜複合体を使用する場合があります。S. marinusはプリンヌクレオチド生合成遺伝子を欠いており、そのためプリン要求量を満たすために環境源に依存している。^[5]

エコロジー

Staphylothermus marinusとStaphylothermus hellenicusは、65～85 °C の温度を好む超好熱菌に分類されます。好熱菌は、超熱水噴出孔などの温水環境に生息します。Staphylothermus marinus は、海底の「ブラックスモーカー」の加熱された地熱堆積物で発見されています。 ^[2]最適生育温度は 85～92 °C です。最大生育温度は 98 °C です。pH 6.5 を好み、pH 4.5～8.5 で生育でき、1～3.5% の NaCl 濃度を好みます。Staphylothermus hellenicusは、 1996 年にギリシャ沖の浅い低温噴出孔で分離されました。 ^[6]最適温度は 85 °C、pH 6、3～4% の NaCl 濃度で生育します。

意義

Staphylothermus marinusとStaphylothermus hellenicusは非常に近縁であり、どちらもバイオテクノロジーで耐熱性酵素源として使用できます。これらに含まれる酵素は、最も安定しており、変性剤に対して最も耐性があります。好熱菌酵素は、 DNAポリメラーゼ連鎖反応などの重要な手順を実行するためにバイオテクノロジーで使用されています。これらの耐熱性酵素は、バイオ燃料や生分解などの工業製品やプロセスにも使用されます。バイオリファイナリーでは、特に好熱菌とその酵素を使用して、バイオマスを有用な製品に変換します。^[7]Staphylothermus marinusやStaphylothermus hellenicusなどの好熱菌は、高温で機能する酵素を提供し、混合が改善され、汚染が少なく、溶解性が向上します。多くの科学者は、好熱菌が地球上で最も古い生物であり、科学者に生命の起源や他の宇宙に生命が存在するかどうかの答えを与えてくれると考えています。^[8]

参考文献

^ Staphylothermus 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。ftp://ftp.ncbi.nih.gov/pub/taxonomy/。2007 年 3 月 19 日に取得。
^ ab Joint Genome Institute. http://Staphylothermus ^{[ permanent dead link ‍ ]} marinus F1, DSM 3639 - Home.mht. 2012年4月2日閲覧。
^ Peters, J., Nitsch, M., Kuhlmorgen, B., Golbik, R., Lupus, A., Kellermann, J., et al. (1995). Tetrabrachion: 異常な構造と極めて安定した糸状古細菌表面タンパク質集合体。{電子版}. Journal of Molecular Biology, 245 (4), 385–401.
^ 微生物生命教育リソース。http://Microbial ^{[ permanent dead link ‍ ]} Life in Extremely Hot Environments.mht。2012 年 3 月 30 日閲覧。
^ Brown AM、Hoopes SL、White RH、Sarisky CA。古細菌におけるプリン生合成：テーマのバリエーション。Biol Direct。2011 年 12 月 14 日;6:63。doi: 10.1186/1745-6150-6-63。PMID 22168471; PMCID: PMC3261824
^ GOLDゲノムオンラインデータベース。http://Staphylothermus ^{[ permanent dead link ‍ ]} hellenicus P8、DSM 12710 GOLD CARD.mht。2012年3月30日閲覧。
^ Pernilla, T., Mamo, G., Karlsson, E., (2007). バイオ精製における好熱菌と耐熱性酵素の可能性と利用. {電子版}. Microb Cell Fact, 6, 9.
^ Mayr, J., Lupas, A., Kellerman, J., Eckerscorn, C., Baumeister, W., & Peters, J. (1996). 古細菌 Staphylothermus marinus の表面層に結合するサブチリシンファミリーの超耐熱性プロテアーゼ。{電子版}。Current Biology、6、739–749。

出典

Arab, H., Volker, H., Thomm, M., (2000). Thermococcus aegaeicus sp. nov. および Staphylothermus hellenicus sp. nov.、ギリシャ、ミロス島、Palaeochori 湾沖の地熱熱噴出孔から分離された 2 つの新規超好熱性古細菌。{電子版}。International Journal of systematic and evolutionary biology、50、2101–2108。
バイオインフォマティクスリソースポータル。http://HAMAP ^{[ permanent dead link ‍ ]} hellinicus.mht。2012 年 4 月 2 日閲覧。
Joint Genome Institute. http://Staphylothermus ^{[ permanent dead link ‍ ]} hellenicus P8, DSM 12710 - Home.mht. 2012年4月2日閲覧。

さらに読む

Burggraf S; Huber H; Stetter KO (1997). 「16S rRNA 配列データに基づくクレンアーカエル目と科の再分類」Int. J. Syst. Bacteriol . 47 (3): 657–660. doi : 10.1099/00207713-47-3-657 . PMID 9226896.
Fiala G; Stetter KO; Jannasch HW; Langworthy TA; et al. (1986). 「Staphylothermus marinus sp. nov. は、98°C まで成長する極めて好熱性の海底従属栄養古細菌の新属である」。Syst . Appl. Microbiol . 8 (1–2): 106–113. doi :10.1016/S0723-2020(86)80157-6。
Zillig W; Stetter KO; Prangishvilli D; Schafer W; et al. (1982). 「Desulfurococcaceae、極めて好熱性で嫌気性、硫黄呼吸する Thermoproteales の 2 番目の科」。Zentralbl . Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskr. Hyg. Abt. 1 Orig . C3 : 304–317。

外部リンク

BacDive の Staphylothermus - 細菌多様性メタデータ

[1] Staphylothermus 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。ftp://ftp.ncbi.nih.gov/pub/taxonomy/。2007 年 3 月 19 日に取得。

[:07-2] Joint Genome Institute. http://Staphylothermus ^{[ permanent dead link ‍ ]} marinus F1, DSM 3639 - Home.mht. 2012年4月2日閲覧。

[:11-3] Peters, J., Nitsch, M., Kuhlmorgen, B., Golbik, R., Lupus, A., Kellermann, J., et al. (1995). Tetrabrachion: 異常な構造と極めて安定した糸状古細菌表面タンパク質集合体。{電子版}. Journal of Molecular Biology, 245 (4), 385–401.

[:09-4] 微生物生命教育リソース。http://Microbial ^{[ permanent dead link ‍ ]} Life in Extremely Hot Environments.mht。2012 年 3 月 30 日閲覧。

[5] Brown AM、Hoopes SL、White RH、Sarisky CA。古細菌におけるプリン生合成：テーマのバリエーション。Biol Direct。2011 年 12 月 14 日;6:63。doi: 10.1186/1745-6150-6-63。PMID 22168471; PMCID: PMC3261824

[:05-6] GOLDゲノムオンラインデータベース。http://Staphylothermus ^{[ permanent dead link ‍ ]} hellenicus P8、DSM 12710 GOLD CARD.mht。2012年3月30日閲覧。

[:10-7] Pernilla, T., Mamo, G., Karlsson, E., (2007). バイオ精製における好熱菌と耐熱性酵素の可能性と利用. {電子版}. Microb Cell Fact, 6, 9.

[:08-8] Mayr, J., Lupas, A., Kellerman, J., Eckerscorn, C., Baumeister, W., & Peters, J. (1996). 古細菌 Staphylothermus marinus の表面層に結合するサブチリシンファミリーの超耐熱性プロテアーゼ。{電子版}。Current Biology、6、739–749。