할로아카이아

Haloarchaea
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할로아카이아
Halobacterium sp. 변형 NRC-1, 각 셀의 길이는 약 5 µm입니다.
과학적 분류
도메인:
고세아
킹덤:
에우리아차에오타
문:
에우리아차에오타
클래스:
할로박테리아

그랜트 외 2002
주문
동의어
  • 할로메박테리아 카발리에-스미스 2002
  • 할로아르케아 다스 사르마와 다스 사르마 2008

할로아카이아([1]haloarchaea)는 에우리아카이아과의 한 분류로,[2] 소금으로 포화되거나 거의 포화된 물에서 발견됩니다.할로박테리아는 현재 박테리아보다는 고균으로 인식되고 있으며 가장 큰 그룹 중 하나입니다.'할로박테리아'라는 이름은 고세균 영역의 존재가 실현되기 전에 이 생물군에 부여되었으며, 분류학적 규칙에 따라 유효하지만 업데이트되어야 합니다.[3]후광성 고균은 일반적으로 후광성 박테리아와 구별하기 위해 후광성 고균이라고 불립니다.

이 미생물들은 성장과 생존을 위해 2.0M NaCl 이상이 필요한 대부분의 종에서 높은 염분 농도를 필요로 하는 할로필라 생물 중 하나입니다.[4]그들은 에테르와 연결된 지질을 가지고 있고 그들의 세포벽에 뮤레인이 없는 것으로 특징지어지는 고고학의 뚜렷한 진화적 분파입니다.

후궁류는 호기성 또는 혐기성으로 자랄 수 있습니다.후광대의 막의 일부는 보라색을 띠며,[5] 후광대의 큰 꽃은 엽록소 기반의 광합성과 무관한 과정에 의해 빛 에너지를 화학 에너지로 변환하는 데 사용되는 망막 색소 로돕신과 관련된 박테리오호돕신에서 붉은 색으로 보입니다.

후광대는 인을 용해시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.인을 용해시키는 할로필릭 고균은 과염성 토양에서 자라는 식물에 대한 P(인) 영양에서 역할을 잘 할 수 있습니다.할로아카이아는 또한 초염수 지역에서 자라는 농작물의 접종제로 적용될 수도 있습니다.[6]

분류학

고균류의 극도로 호중구적이고 호기성이 있는 구성원은 Halobacteriaceae, Class III의 Halobacteriaceae로 분류됩니다.Euryarchaeota 문의 할로박테리아 (국제 원핵생물 체계 위원회, 할로박테리아과 분류 소위원회).2016년 5월 기준, 할로박테리아과는 50개 속에 213종으로 이루어져 있습니다.

Gupta et al.[7][8] 는 할로박테리아의 분류를 3개의 목으로 나눕니다.

계통발생학

현재 받아들여지고 있는 분류법은 원핵생물의 명명법(LPSN)[9]과 국립 생명공학 정보 센터(NCBI)를 기반으로 합니다.[2]

16SrRNA기반 LTP_06_2022[10][11][12] 53 마커 단백질 기반 GTDB 08-RS214[13][14][15]

할로박테리아과 2 *

할로박테리아과 3 *

할로아르쿨라과

할로박테리아과

할라답타과 (Haladaptaceae) *

할로스텔라 {QS-9-68-17} *

할랄칼리코쿠스 {"할랄칼리코쿠스과"} *

할로코커스과

할로박테리아과 4 *

Natronoarchaeum {"Natronoarchaeaceae"} *

살리나케아과 (Salinarchaeum)

나트리알바과

살리니루브룸 *

할로페라카과 (포함)할로루브라과)
할로박테리아

할라답타과 (Haladaptaceae) *

할로박테리아과

살리나케아과 (Salinarchaeum)

할로스텔라 {QS-9-68-17} *

Natronoarchaeum {"Natronoarchaeaceae"} *

나트리알바과

할로코커스과

할로아르쿨라과

할랄칼리코쿠스 {"할랄칼리코쿠스과"} *

할로페라카과 (포함)할로루브라과)

참고: * parapyletic halobacteriaceae

분자기호

Haloarchaea의 구성원들의 게놈 서열에 대한 자세한 계통발생학 및 비교 분석은 이 분류를 3개의 목, Haloferacales 및 Natrialbales로 구분하게 했습니다.보존 서명 인델(conserved signature indels)로 알려진 분자 서명을 통해 다른 모든 고세균/bacteria뿐만 아니라 서로 확실하게 구별할 수 있습니다.이 연구들은 또한 이 세 가지 목의 구성원들에서만 상동체가 발견되는 68개의 보존된 특징 단백질(CSP)과 할로아카이아 분류의 구성원들에서 독특하게 존재하는 다른 단백질의 13개의 보존된 특징 인델(CSI)을 확인했습니다.[7]이러한 CSI는 DNA topoisomerase VI, nucleotide sugar dehydrogenase, 리보솜 단백질 L10e, RecJ-like exonuclease, 리보솜 단백질 S15, 아데닐로수치네이트 합성효소, 포스포피루브산 수화효소, RNA-연관 단백질, 트레오닌 합성효소, 아스파르트산 아미노기 전이효소, 프리코린-8x 메틸 뮤타아제,프로토포르피린 IX 마그네슘 킬라타제 및 제라닐게라닐글리세릴인산염 합성효소 유사 단백질.[7]

생활환경

캘리포니아 프레몬트 인근 샌프란시스코 만 가장자리에 분홍색 할로아카이아가 있는 소금 연못

할로아카이아는 물에서 염분이 약 35g/L – 3.5%인 해양 염분의 3배인 2 mol/L를 초과하는 염분 농도를 필요로 하며, 일반적으로 20-30%(NaCl 3.4 - 5.2 mol/L)의 훨씬 높은 농도에서 최적의 성장이 이루어집니다.[16] 그러나 할로아르케아는 포화 상태(약 37%의 소금)까지 자랄 수 있습니다.[17]pH가 중성이거나 염기성이고 온도가 45°C일 때도 최적 성장이 일어납니다.그러나 일부 후광대류는 온도가 50°C를 초과할 때도 자랄 수 있습니다.

할로아카이아는 주로 초염수 호수와 태양 염전에서 발견됩니다.물 속의 높은 밀도는 종종 물의 분홍색이나 빨간색으로 이어집니다. (아마도 자외선 차단을 위해 높은 수준의 카로티노이드 색소를 가진 세포).[18]색소가 붉은 ATP의 증가로 인해 산소 농도가 낮으면 색소 침착이 강화됩니다.[16] 그들 중 일부는 에오세 중기(38-4100만년 전)의 암염 퇴적물을 포함하여 지하 암염 퇴적물에 살고 있습니다.[19]2억 5천만년 이상 전의 어떤 더 나이든 것들이 보고되었습니다.[20]할로아카이아는 염분이 높은 물을 처리하는 데도 사용됩니다.이것은 높은 영양소 수준과 존재할 수 있는 중금속을 견딜 수 있는 능력 때문입니다.

환경에 대한 적응

할로아카이아는 0.75에 가까운w 속도로 자랄 수 있지만 0.90보다w 낮은 수분 활동은 대부분의 미생물을 억제합니다.[21]용질의 수는 미생물에 삼투압 스트레스를 유발하는데, 이것은 세포 용해, 단백질의 펼침, 효소의 불활성화를 유발할 수 있습니다.[22]할로아카이아는 삼투압의 균형을 맞추기 위해 세포 내 공간에 염화칼륨(KCl)과 같은 호환 가능한 용질을 보유함으로써 이것과 싸웁니다.[23]이러한 염을 유지하는 것은 세포가 칼륨의 높은 내부 농도를 축적하는 "염-인(salt-in)" 방법이라고 합니다.[24]높은 칼륨 수준 때문에 후광대는 높은 칼륨 농도를 견딜 수 있는 매우 음의 표면 전하를 가진 전문화된 단백질을 가지고 있습니다.[25]

할로아카이아는 글리세롤을 대량으로 생산하는 두날리엘라 종으로 인해 종종 염분이 높은 환경에 존재하는 이화작용에서 글리세롤을 탄소와 에너지원으로 사용하도록 적응했습니다.[24]

광위축

박테리오호돕신은 빛을 흡수하는 데 사용되는데, 이것은 세포막을 가로질러 양성자(H+)를 수송하는 에너지를 제공합니다.이 과정에서 생성된 농도 구배는 ATP를 합성하는 데 사용될 수 있습니다.많은 할로아카이아는 또한 광자에 반응하여 세포 내의 염화 이온을 펌핑하여 전압 구배를 생성하고 빛으로부터 에너지 생성을 돕는 할로호돕신을 포함하여 관련된 색소를 가지고 있습니다.그러나 이 과정은 전자 수송을 포함하는 다른 형태의 광합성과는 무관하며, 후광대는 이산화탄소로부터 탄소를 고정시킬 수 없습니다.[26]망막 단백질의 초기 진화는 보라색 지구 가설로 제안되었습니다.[5]

세포모양

후궁류는 종종 다형류로 여겨지거나, 심지어 하나의 종 안에서도 다양한 모양을 취할 수 있습니다.이것은 미시적인 방법에 의한 식별을 어렵게 하고, 대신에 식별을 위해 유전자 배열 기술을 사용하는 것이 더 일반적입니다.

헤일로아카이아의 가장 특이한 모양 중 하나는 "월스비의 정사각형 헤일로아카이아"입니다.2004년에 매우 낮은 영양 용액을 사용하여 높은 염분 농도와 함께 성장할 수 있도록 하였고 모양이 정사각형이며 매우 얇습니다(우표처럼).이 모양은 아마도 물의 삼투압이 높아 다른 조건에서는 불가능하지는 않더라도 어려울 수 있는 세포 모양을 허용하는 것으로만 허용될 것입니다.

전우애자로서

할로아카이아는 화성에 살 수 있는 생명체의 한 종류로 제안되어 왔습니다; 화성의 대기는 물의 삼중점 이하의 압력을 가지고 있기 때문에 담수종은 화성 표면에 서식하지 않을 것입니다.물 속에 고농도의 소금이 존재하면 이론적으로 화성의 바닷물에 할로필라가 존재할 수 있도록 해 어는 점이 낮아집니다.[27]최근, 할로아카이아는 풍선 안에 있는 36km (약 22마일) 지구 대기권으로 보내졌습니다.보내진 두 종류는 추운 온도와 높은 방사능 수치를 견뎌낼 수 있었습니다.[28] 이것은 화성에 유인원이 존재할 수 있다는 이론을 더욱 확장시킬 뿐입니다.

의료용

어떤 종류의 할로아카이아는 보통 화학물질을 사용하여 합성되어야 하는 카로티노이드를 생성하는 것으로 밝혀졌습니다.할로아카이아가 자연적으로 생성되는 가운데 이제 카로티노이드를 의료용으로 합성하는 자연스러운 방법이 있습니다.[29] 할로아카이아는 실험실에서 쉽게 재배할 수 있어 제약사들의 높은 카로티노이드 수요를 충족시키기 위해 제안되기도 했습니다.[30]할로아카이아의 유전자는 또한 다양한 가닥의 카로티노이드를 생산하기 위해 조작될 수 있으며, 이는 제약회사의 요구를 충족시키는 데 더욱 도움이 됩니다.[29]

후광아카이아는 인간의 내장에도 존재하며, 주로 한국에 사는 사람들의 내장에 많이 존재합니다.할로아카이아는 염분이 많은 음식 때문에 메탄겐보다 한국인 내장에 가장 많이 들어있습니다.이것은 또한 인간의 내장에 있는 고세균이 지역과 먹는 것에 따라 크게 다를 수 있다는 것을 보여줍니다.[31]

기후 변화

할로아카이아는 특정 유형이 생분해성 플라스틱을 만드는 데 사용될 수 있으며, 이는 플라스틱 오염을 줄이는데 도움을 줄 수 있다고 제안되었습니다.할로아카이아는 특정 조건에 노출되었을 때 폴리하이드록시알카노테(PHA), 폴리하이드록시부틸레이트(PHB) 및 폴리하이드록시발레이트(PHV)를 생성할 수 있습니다.이러한 바이오플라스틱의 대규모 생산을 위해서는 가격이 저렴하고 성장이 빠르며 염분이 많은 환경으로 인해 부위를 살균할 필요성이 부족하여 후궁류가 선호되고 있습니다.또한 세포 용해를 위한 화학 물질이 필요하지 않고 공정의 재활용성이 높기 때문에 바이오플라스틱에 더 깨끗한 옵션입니다.

어떤 종류의 후광대는 또한 탈질적인 특징을 나타내는 것으로 밝혀졌습니다.할로아카이아가 완전한 탈질화라면, 그들은 질산염과 아질산염의 이 지역을 완충시킴으로써 소금 습지와 다른 짠 환경을 도울 수 있을 것입니다.이것은 동물의 다양성을 돕고 이러한 수로 내의 오염을 줄일 수 있습니다.하지만, 실험실에서 실험했을 때, 후궁류는 부분적으로 탈질된 것으로 밝혀졌습니다.이것은 아질산염과 질산염이 많이 함유된 지역을 치료하기 위해 할로아카이아를 사용한다면, 그것들이 질소 오염에 기여하고 오존층 파괴를 증가시켜 기후 변화를 더 심화시킬 수 있다는 것을 의미합니다.[33]대기 질소에 대한 질소 오염을 줄이는 것으로 밝혀진 할로아카이아의 유일한 유형은 할로페락스 지중해입니다.[34] 이것은 할로아카이아가 질소 오염의 원인이 될 수도 있다는 것을 보여주며, 높은 염도 지역 내에서 질산염과 아질산염을 감소시키는 데 적합한 해결책이 아닙니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Fendrihan S, Legat A, Pfaffenhuemer M, Gruber C, Weidler G, Gerbl F, Stan-Lotter H (August 2006). "Extremely halophilic archaea and the issue of long-term microbial survival". Re/Views in Environmental Science and Bio/Technology. 5 (2–3): 203–218. doi:10.1007/s11157-006-0007-y. PMC 3188376. PMID 21984879.
  2. ^ a b Sayers; et al. "Halobacteria". National Center for Biotechnology Information (NCBI) taxonomy database. Retrieved 2022-06-05.
  3. ^ DasSarma P, DasSarma S (May 2008). "On the origin of prokaryotic "species": the taxonomy of halophilic Archaea". Saline Systems. 4 (1): 5. doi:10.1186/1746-1448-4-5. PMC 2397426. PMID 18485204.
  4. ^ DasSarma S, DasSarma P (2017). "Halophiles". eLS. John Wiley & Sons, Ltd. pp. 1–13. doi:10.1002/9780470015902.a0000394.pub4. ISBN 9780470015902.
  5. ^ a b DasSarma S, Schwieterman EW (2018). "Early evolution of purple retinal pigments on Earth and implications for exoplanet biosignatures". International Journal of Astrobiology. 20 (3): 241–250. arXiv:1810.05150. doi:10.1017/S1473550418000423. ISSN 1473-5504. S2CID 119341330.
  6. ^ Yadav AN, Sharma D, Gulati S, Singh S, Dey R, Pal KK, et al. (July 2015). "Haloarchaea Endowed with Phosphorus Solubilization Attribute Implicated in Phosphorus Cycle". Scientific Reports. 5: 12293. Bibcode:2015NatSR...512293Y. doi:10.1038/srep12293. PMC 4516986. PMID 26216440.
  7. ^ a b c d Gupta RS, Naushad S, Baker S (March 2015). "Phylogenomic analyses and molecular signatures for the class Halobacteria and its two major clades: a proposal for division of the class Halobacteria into an emended order Halobacteriales and two new orders, Haloferacales ord. nov. and Natrialbales ord. nov., containing the novel families Haloferacaceae fam. nov. and Natrialbaceae fam. nov". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 65 (Pt 3): 1050–1069. doi:10.1099/ijs.0.070136-0. PMID 25428416.
  8. ^ Gupta RS, Naushad S, Fabros R, Adeolu M (April 2016). "A phylogenomic reappraisal of family-level divisions within the class Halobacteria: proposal to divide the order Halobacteriales into the families Halobacteriaceae, Haloarculaceae fam. nov., and Halococcaceae fam. nov., and the order Haloferacales into the families, Haloferacaceae and Halorubraceae fam nov". Antonie van Leeuwenhoek. 109 (4): 565–587. doi:10.1007/s10482-016-0660-2. PMID 26837779. S2CID 10437481.
  9. ^ J.P. Euzéby. "Halobacteria". List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Retrieved 2021-11-17.
  10. ^ "The LTP". Retrieved 10 May 2023.
  11. ^ "LTP_all tree in newick format". Retrieved 10 May 2023.
  12. ^ "LTP_06_2022 Release Notes" (PDF). Retrieved 10 May 2023.
  13. ^ "GTDB release 08-RS214". Genome Taxonomy Database. Retrieved 10 May 2023.
  14. ^ "ar53_r214.sp_label". Genome Taxonomy Database. Retrieved 10 May 2023.
  15. ^ "Taxon History". Genome Taxonomy Database. Retrieved 10 May 2023.
  16. ^ a b c d Li J, Gao Y, Dong H, Sheng GP (February 2022). "Haloarchaea, excellent candidates for removing pollutants from hypersaline wastewater". Trends in Biotechnology. 40 (2): 226–239. doi:10.1016/j.tibtech.2021.06.006. PMID 34284891. S2CID 236158869.
  17. ^ Yadav AN, Sharma D, Gulati S, Singh S, Dey R, Pal KK, et al. (July 2015). "Haloarchaea Endowed with Phosphorus Solubilization Attribute Implicated in Phosphorus Cycle". Scientific Reports. 5: 12293. Bibcode:2015NatSR...512293Y. doi:10.1038/srep12293. PMC 4516986. PMID 26216440.
  18. ^ DasSarma S (2007). "Extreme Microbes". American Scientist. 95 (3): 224–231. doi:10.1511/2007.65.1024. ISSN 0003-0996.
  19. ^ Jaakkola ST, Zerulla K, Guo Q, Liu Y, Ma H, Yang C, et al. (2014). "Halophilic archaea cultivated from surface sterilized middle-late eocene rock salt are polyploid". PLOS ONE. 9 (10): e110533. Bibcode:2014PLoSO...9k0533J. doi:10.1371/journal.pone.0110533. PMC 4206341. PMID 25338080.
  20. ^ Vreeland RH, Rosenzweig WD, Lowenstein T, Satterfield C, Ventosa A (February 2006). "Fatty acid and DNA analyses of Permian bacteria isolated from ancient salt crystals reveal differences with their modern relatives". Extremophiles. 10 (1): 71–78. doi:10.1007/s00792-005-0474-z. PMID 16133658. S2CID 25102006.
  21. ^ Stevenson A, Cray JA, Williams JP, Santos R, Sahay R, Neuenkirchen N, et al. (June 2015). "Is there a common water-activity limit for the three domains of life?". The ISME Journal. 9 (6): 1333–1351. doi:10.1038/ismej.2014.219. PMC 4438321. PMID 25500507.
  22. ^ Cheftel JC (1 August 1995). "Review : High-pressure, microbial inactivation and food preservation". Food Science and Technology International. 1 (2–3): 75–90. doi:10.1177/108201329500100203. S2CID 85703396.
  23. ^ da Costa MS, Santos H, Galinski EA (1998). Biotechnology of Extremophiles. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. Vol. 61. Springer, Berlin, Heidelberg. pp. 117–153. doi:10.1007/bfb0102291. ISBN 978-3-540-63817-9. PMID 9670799.
  24. ^ a b Williams TJ, Allen M, Tschitschko B, Cavicchioli R (March 2017). "Glycerol metabolism of haloarchaea". Environmental Microbiology. 19 (3): 864–877. doi:10.1111/1462-2920.13580. PMID 27768817.
  25. ^ Soppa J, Baumann A, Brenneis M, Dambeck M, Hering O, Lange C (September 2008). "Genomics and functional genomics with haloarchaea". Archives of Microbiology. 190 (3): 197–215. doi:10.1007/s00203-008-0376-4. PMID 18493745. S2CID 21222667.
  26. ^ Bryant DA, Frigaard NU (November 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends in Microbiology. 14 (11): 488–496. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID 16997562.
  27. ^ DasSarma S (2006). "Extreme halophiles are models for astrobiology" (PDF). Microbe-American Society for Microbiology. 1 (3): 120. Archived from the original (PDF) on 2007-02-02.
  28. ^ DasSarma P, DasSarma S (June 2018). "Survival of microbes in Earth's stratosphere". Current Opinion in Microbiology. Environmental Microbiology * The New Microscopy. 43: 24–30. doi:10.1016/j.mib.2017.11.002. PMID 29156444. S2CID 19041112.
  29. ^ a b Giani M, Miralles-Robledillo JM, Peiró G, Pire C, Martínez-Espinosa RM (March 2020). "Deciphering Pathways for Carotenogenesis in Haloarchaea". Molecules. 25 (5): 1197. doi:10.3390/molecules25051197. PMC 7179442. PMID 32155882.
  30. ^ Rodrigo-Baños M, Montero Z, Torregrosa-Crespo J, Garbayo I, Vílchez C, Martínez-Espinosa RM (2021). "Haloarchaea: A Promising Biosource for Carotenoid Production". In Misawa N (ed.). Carotenoids: Biosynthetic and Biofunctional Approaches. Advances in Experimental Medicine and Biology. Vol. 1261. Singapore: Springer. pp. 165–174. doi:10.1007/978-981-15-7360-6_13. ISBN 978-981-15-7360-6. PMID 33783738. S2CID 232419066.
  31. ^ Kim JY, Whon TW, Lim MY, Kim YB, Kim N, Kwon MS, et al. (August 2020). "The human gut archaeome: identification of diverse haloarchaea in Korean subjects". Microbiome. 8 (1): 114. doi:10.1186/s40168-020-00894-x. PMC 7409454. PMID 32753050.
  32. ^ Simó-Cabrera L, García-Chumillas S, Hagagy N, Saddiq A, Tag H, Selim S, et al. (March 2021). "Haloarchaea as Cell Factories to Produce Bioplastics". Marine Drugs. 19 (3): 159. doi:10.3390/md19030159. PMC 8003077. PMID 33803653.
  33. ^ Torregrosa-Crespo J, Bergaust L, Pire C, Martínez-Espinosa RM (February 2018). "Denitrifying haloarchaea: sources and sinks of nitrogenous gases". FEMS Microbiology Letters. 365 (3). doi:10.1093/femsle/fnx270. PMID 29237000.
  34. ^ Torregrosa-Crespo J, Pire C, Martínez-Espinosa RM, Bergaust L (January 2019). "Denitrifying haloarchaea within the genus Haloferax display divergent respiratory phenotypes, with implications for their release of nitrogenous gases". Environmental Microbiology. 21 (1): 427–436. doi:10.1111/1462-2920.14474. hdl:10045/83647. PMID 30421557. S2CID 53292259.

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