할로박테리움살리나룸

Halobacterium salinarum
할로박테리움살리나룸
Halobacterium salinarum NRC-1.png
할로박테리움 살리나룸 NRC-1
크기 막대 = 270nm
과학적 분류
도메인:
아르케아
망울:
에우리아카에오타
클래스:
할로박테리아
순서:
할로박테리아목
패밀리:
할로박테리아과
속:
할로박테리움
종:
H. 살리나룸
이항식 이름
할로박테리움살리나룸
(해리슨과 케네디 1922)
엘라자리볼카니 1957년
동의어

녹농균해리슨과 케네디 1922년
세라티아살리나리아(해리슨과 케네디 1922년) 베르헤이 외 1923년
플라보박테리움(하위 유전자) 할로박테리움)살리나륨(Harrison and Kennedy 1922) Elazari-volcani 1940
할로박터살리나리아(해리슨과 케네디 1922) 앤더슨 1954
할로박테리움살리나륨(해리슨과 케네디 1922) 엘라자리-볼카니 1957
할로박테리움 할로비움(페테르 1931년) 엘라자리볼카니 1957년
할로박테리움 커티루브럼(로치헤드 1934년) 엘라자리볼카니 1957년

히말라야 암염 결정체

할로박테리움 살리나룸(Halobacterium cutirubrum) 또는 할로박테리움 할로비룸(Halobacterium halobium halobitium)으로 알려진 할로박테리움 살리나룸(Halobacterium halobarum)은 매우 할로필릭한 해양의 의무 에어로 그것의 이름에도 불구하고, 이것은 박테리아가 아니라, 고세아라는 도메인의 일원이다.[1] 소금에 절인 생선, 가죽, 초산호수, 연어 등에서 발견된다. 이 염류들이 극도의 할로파일에 대한 최소 염도 한계에 도달함에 따라, 그들의 물은 고밀도의 할로파일릭 고세아 때문에 자주색이나 불그스름한 색으로 변한다.[1] 살리나룸은 소금 돼지고기, 해산물, 소시지 등 고염분 식품에서도 발견됐다. 이렇게 높은 염분 농도에서 살아남는 H.살리나룸의 능력은 극소수성으로 분류하게 되었다.

세포 형태학과 신진대사

할로박테리아는 가장 오래된 형태의 생물 중 하나이며 수십억년 전에 지구에 출현한 단세포의 막대 모양의 미생물이다. 막은 S-레이어로 둘러싸인 단일 지질 빌레이어로 구성된다.[2] S-레이어는 세포 표면 단백질의 약 50%를 차지하는 세포 표면 당단백질로 만들어진다.[3] 이 단백질들은 막에 격자를 형성한다. 당단백질의 글리칸 체인에 황산염 잔류물이 풍부해 음전하를 준다. 음전하 는 염분이 높은 조건에서 격자를 안정시키는 것으로 여겨진다.[4]

아미노산은 다른 아미노산을 대사시킬 수 있지만 특히 아르기닌과 아스파테이트를 포함한 H. 살리나룸의 화학 에너지의 주요 공급원이다.[2] H. 살리나룸은 당에서 자랄 수 없는 것으로 보고되었으며, 따라서 당분을 생성하기 위해 글루코네제네시스를 수행할 수 있는 효소를 인코딩할 필요가 있다. "H. 살리나룸"은 포도당을 분해할 수 없지만, 전사 계수 TrmB는 S-층 당단백질에서 발견되는 당분의 글루코네제닉 생성을 조절하는 것으로 입증되었다.

극한 조건에 대한 적응

고염

극도로 짠 환경에서 살아남기 위해, 이 고고학자는 다른 할로필릭 고고학 종과 마찬가지로 호환 가능한 용액(특히 염화칼륨)을 이용하여 삼투압력을 감소시킨다.[5] 칼륨 수치는 환경과 평형 상태가 아니기 때문에 H. 살리나룸은 칼륨을 세포로 펌프질하는 여러 개의 활성 전달체를 표현한다.[2] 극도로 높은 염분 농도에서는 단백질이 침전될 것이다. 단백질의 염분을 제거하기 위해 H.살리나룸은 주로 산성 단백질을 암호화한다. H. 살리나룸 단백질의 평균 등전점은 5.03이다.[6] 이러한 고산성 단백질은 압도적으로 전하가 음성이며 높은 염분 농도에서도 용액을 유지할 수 있다.[1]

저산소 및 광생성

할로박테리움 살리나룸(synamic)에서 광합성 시 ATP 신타제(화학 에너지)에 의한 태양 에너지, 박테리오호도신, 인산화 사이의 체미오스모틱 결합. H. 할로비움). 고고 세포벽이 생략되어 있다.[7][8]

H. 살리나룸은 소금 연못의 밀도가 높아져서 산소가 빨리 고갈될 수 있다. 의무적인 에어로비지만 광 에너지를 활용해 저산소 조건에서 살아남을 수 있다. H.살리나룸은 단백질이 경구동 양성자 펌프 역할을 하는 [9]막 단백질 박테리오호돈신을 표현한다. 7-transmembrane 단백질인 박테리오프신, 빛에 민감한 공동 인자인 레티날 두 부분으로 구성되어 있다. 광자가 흡수되면 레티날은 그 순응을 변화시켜, 또한 양성자 수송을 추진하는 박테리오프신 단백질에도 순응적인 변화를 일으킨다.[10] 이에 따라 형성된 양성자 구배는 ATP 싱타아제를 통해 화학적 에너지를 생성하는 데 사용될 수 있다.

H.살리나룸은 더 많은 산소를 얻기 위해 가스 베시클을 생산하는데, 가스 베시클은 산소 농도가 더 높고 더 많은 빛을 이용할 수 있는 표면으로 떠다닐 수 있다.[11] 이 염전들은 적어도 14개의 유전자에 의해 암호화된 단백질로 만들어진 복잡한 구조물이다.[12] 가스 베시클은 1967년 H. 살리나룸에서 처음 발견되었다.[13]

자외선 차단과 컬러

박테리오루베린

염전에서는 태양으로부터의 보호가 거의 없기 때문에 H. 살리나룸은 많은 양의 자외선에 노출되는 경우가 많다. 보상하기 위해, 그들은 정교한 DNA 수리 메커니즘을 진화시켰다. 게놈은 박테리아와 진핵생물 양쪽의 유전자와 동일한 DNA 복구 효소를 암호화한다.[1] 이를 통해 H.살리나룸은 다른 유기체보다 빠르고 효율적으로 DNA 손상을 치료할 수 있으며 훨씬 더 자외선에 강해질 수 있다.

그것의 붉은 색은 주로 H. 살리나룸의 막 안에 존재하는 50개의 카로티노이드 알코올(폴리올) 색소인 박테리오루빈의 존재 때문이다. 세포에서 박테리오루빈의 주된 역할은 자외선에 의한 DNA 손상으로부터 보호하는 것이다.[14] 그러나 이러한 보호는 박테리오루베린의 자외선 흡수 능력 때문에 이루어지지 않는다. 박테리오루베린은 자외선을 직접 차단하기보다는 항산화제 역할을 함으로써 DNA를 보호한다.[15] 대상 역할을 함으로써 자외선에 노출되는 것으로부터 생성되는 활성산소 종으로부터 세포를 보호할 수 있다. 생성된 박테리오루베린 과격은 초기 과격파보다 반응성이 낮고, 또 다른 과격파와 반응하여 과격 연쇄반응이 종료될 가능성이 높다.[16]

H.salinarum 밝은 분홍색이나 고염의 호수의 몇몇의 시신들은 붉은 외모에 멜버른의 웨스트 게이트 파크의 호수 같은 분홍색 호수, 포함해서 책임 있는;발견되고 있는 호수는alga 두날리 엘라 salina와 Hsalinarium 사이에 염분 농도 직접적인 영향을 주고를 가진 균형에 따라의 정확한 색상으로.[17][18] 그러나 최근 호주 서부의 힐리에 호수의 다른 박테리아, 특히 살리니박터 루버가 조류와 다른 요소들과 함께 이들 호수의 분홍색을 유발한다는 연구결과가 나왔다.[19][20][21][22] 연구원들은 10종의 할로필릭 박테리아와 고고학뿐만 아니라, 몇몇 종의 두날리엘라 해조류도 발견했는데, 이 해조류들은 거의 모두 분홍색, 빨간색 또는 연어 색소를 함유하고 있다.[21][20]

전리방사선 및 방습에 대한 보호

H. 살리나룸은 폴리플로이드로[23], DNA 이중 가닥이 깨지도록 유도하는 조건인 전리방사선과 방습에 강한 내성이 있다.[24] 처음에는 염색체가 여러 조각으로 산산조각 나지만, 겹겹이 쌓인 파편을 이용해 완전한 염색체가 재생된다. 재생은 DNA 단일 가닥 결합 단백질과 관련된 과정에 의해 발생하며 동질 재조합 수리의 한 형태일 가능성이 높다.[25]

게놈

전체 게놈 시퀀스는 H. 살리나룸의 두 변종, NRC-1[2] 및 R1에 사용할 수 있다.[26] 할로박테리움 sp. NRC-1 게놈은 큰 염색체 1개와 미니크롬 2개에 2,571,010개의 염기쌍으로 구성된다. 게놈은 2,360개의 예측 단백질을 암호화한다.[2] 큰 염색체는 G-C가 매우 풍부하다(68%)[27] 게놈의 높은 GC 함량은 극한 환경에서의 안정성을 높인다. 전체 단백질 비교는 그람 양성 바실러스 미분열과 다른 박테리아와 추가적인 유사성과 함께 이 할로필리의 확실한 고고학적 성질을 보여준다.

모델 유기체로서

H.살리나룸은 대장균처럼 배양하기 쉽고 우수한 모델 시스템 역할을 한다. 유전자 대체 방법과 체계적인 녹아웃 방법이 개발되어 [28]H.살리나룸은 고고유전학과 기능유전체학 연구에 이상적인 후보물질이다.

수소 생산용

대장균처럼 수소효소 기증자와 결합한 H.살리나룸을 이용한 수소생산이 문헌에 보고되고 있다.[29]

회복된 가장 오래된 DNA

H. 살리나룸의 가까운 유전적 친척으로부터 캡슐화된 음의 표본은 1억 2천 1백만 년 된 것으로[citation needed] 추정된다. 이상하게도, 그 물질도 이전에 회수된 적이 있었지만, 그것은 현대의 후손들의 그것과 너무 비슷해서, 그 이전의 샘플을 조사했던 과학자들은 오염되었음에도 불구하고, 그들을 그렇게 잘못 식별했다.[citation needed]

과학자들은 이전에 가장 최근에 발견된 [clarification needed]곳과 같은 지역인 미시간 분지로부터 유사한 유전 물질을 회복했다. 그러나 1930년대에 소금에 절인 버팔로 가죽에서 발견된 그 DNA는 현대의 미생물들과 너무나 흡사해서 많은 과학자들은 그 샘플들이 오염되었다고 믿었다.[30] 양생소금은 캐나다 노바스코샤 핼리팩스에 있는 달호지대학의 종수박(Park)이 가장 최근에 설명한 샘플의 현장인 서스캐처원 광산에서 추출한 것이었다.[31]

미국 펜실베이니아주 웨스트 체스터대 고대바이오소재연구소의 러셀 브릴랜드 박사는 알려진 모든 종류의 할로필릭균을 분석한 결과 박 씨의 박테리아에는 이전에 볼 수 없었던 6개의 DNA가 들어 있는 것으로 밝혀졌다. 브릴랜드도 버팔로 가죽을 추적해 박씨의 샘플과 같은 광산에서 소금이 나왔다고 판단했다. 그는 또한 뉴 멕시코에서 2억 5천만 년으로 추정되는 훨씬 더 오래된 할로윈을 발견했다.[32] 하지만, 그의 발견은 박테리아를 둘러싼 결정의 날짜와 관련이 있으며, DNA 분석은 박테리아 자체가 덜 고대의 것이라는 것을 보여준다.[33]

참조

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추가 읽기

외부 링크