하무스 (Archaea)

Hamus (archaea)

생명의 세 영역 중 하나인 고대의 하미는 많은 극단적인 [1]친핵생물을 포함하는 매우 다양한 원핵생물 그룹입니다.이 극단적인 동물들 중 하나는 하무스라고 알려진 매우 복잡한 새로운 부속지를 낳았습니다.잘 연구된 원핵종 부속물인 필리와 핌브리에와는 대조적으로, 하미와 [2]같은 고고학 부속물에 대해서는 아직 많은 것이 발견되지 않았습니다.부속지는 세포에 대한 여러 기능을 하며 부착, 수평 접합 및 움직임에 종종 관여합니다.이 독특한 부속물은 그것들을 생산하는 독특한 고고학 공동체와 동시에 발견되었습니다.하미의 구조에 대한 연구는 그들의 주요 기능이 부착과 생물막 형성에 도움이 된다고 제안합니다.이것은 균등하게 배치된 가시, 나선형 구조, 그리고 가시가 있는 [3]끝 때문에 달성됩니다.이 부속물들은 열과 산에 강하고, 세포가 극한 [4]환경에서 살 수 있도록 도와줍니다.

고고학적 배경

1977년, 당시에 고세균으로 알려진 고세균은 칼 우즈와 조지 폭스가 그들의 발견을 미국 과학 아카데미 회보에 발표하면서 처음으로 발견되었습니다. 그들은 이 유기체들이 박테리아와 멀리 관련이 있다고 말했습니다.이것은 생물학을 오늘날 알려진 세 가지 삶의 영역인 박테리아, 진핵생물, 그리고 [5]고균으로 혁명을 일으켰습니다.다른 신진대사에 독특한 생물학적 동위원소의 비율을 확인함으로써, 과학자들은 고고학의 연대를 2억 5천만 년 전으로 거슬러 올라갔습니다.산소는 이 시기에 대기의 미량 원소이기 때문에, 고균 혐기성 메탄올트로피는 박테리아 호기성 메탄올트로피보다 앞선 것으로 여겨집니다.계통수를 연구할 때, 박테리아는 마지막 보편적 공통 조상 또는 LUCA로부터 진화하는 반면, 고균과 진핵균은 LUCA보다 [6]더 최근의 마지막 공통 조상을 공유하기 때문에 자매 계통으로 간주됩니다.

하미 함수

고균은 다른 미생물과 마찬가지로 운동성, 세포 접착, DNA 전달과 같은 중요한 기능을 촉진하기 위해 다양한 세포 외 부속물을 가지고 있습니다.세균 종들 사이에서 성분과 기능이 잘 정의되어 있는 핌브리에와 필리와는 달리, 하미는 고균 [7]특유의 비교적 새로운 종류의 필라멘트 세포 부속물에 속합니다.고고학 세포는 대략 100개의 하미를 가지고 있는데, 그것들은 대부분 120 kDa 소단위로 구성되어 있습니다.각 하무스(하미 복수형)는 나선형 모양으로 말단에 고리 모양의 돌기가 많이 있으며, 이 돌기는 환경 내 표면에 부착하거나 생체막을 형성하는 데 도움이 된다고 가정됩니다.

하미 제작자

SM1 Euryarchaeon은 Euryarchaeota [8]문에 속합니다.

해미를 가지고 있는 원시 세포는 섭씨 10도 전후의 비교적 추운 수중 환경에서만 자라는 것으로 보이며, 이는 아직 [9]정의되지 않은 특정 기능을 암시할 수 있습니다.이 관찰에 대한 한 가지 가능한 설명은 유사한 조건에서 전형적으로 발견되는 황산화 박테리아의 일종인 티오트릭스와 하미를 가진 고고 세포 SM1 euryarchaeon의 관계일 수 있습니다.하무스를 함유한 고대 세포는 때때로 티오트릭스 또는 IMB1 γ-프로테오박테리움과 거시적으로 보이는 공동체를 형성하는데,[9] 이를 진주줄이라고 합니다.티오트릭스와 IMB1 γ-프로테오박테리움은 진주의 외부 껍질과 이 진주들을 연결하는 끈을 형성하는 것으로 보이는 필라멘트 박테리아입니다.진주 안에서 SM1 에우리아르케온 고고학이 [4]중심핵의 대부분을 형성하고 있는 것으로 보입니다.연구는 SM1 에우리아르카이온이 바이오필름 [2]형성을 돕기 위해 하무스를 사용한다는 것을 보여주었습니다.진주 목걸이 공동체의 형성은 이 독특한 관계의 전체가 아직 [10]확립되지 않았지만 영양 교환에 대한 상호 의존성을 시사합니다.하미를 생산하는 또 다른 바이오필름은 현 진주층과는 다른 형태로 발견되었습니다.이 바이오필름은 거의 전적으로 SM1 고균으로 구성되어 있으며, 고균의 거의 순수한 구성을 가진 다른 바이오필름이 [4]발견되지 않았기 때문에 이러한 성질의 최초의 바이오필름입니다.이 바이오필름은 세포 사이의 거리가 예외적으로 일정하게 유지되는 고도로 조직화된 구조를 가지고 있습니다.과학자들은 하미가 생물막 형성에서 발견되는 강한 부착물뿐만 아니라 이 매우 복잡하고 구체적인 [4]구조에도 책임이 있다고 추측합니다.하미를 가지고 있는 다른 고대 세포들은 아직 발견되거나 배양되지 않았을 가능성이 있습니다.

하미의 특기

고고학적 부속물은 다양한 용도로 사용되며 고고학적 세포에 다양한 고유하고 필수적인 능력을 제공합니다.하미는 세포 부착에 큰 역할을 합니다.이 부속물들은 세포들이 주변 환경뿐만 아니라 서로 달라붙도록 합니다.한 세포의 하미 필라멘트가 이웃 세포와 접촉할 때, 하미는 세포 [11]사이에 거미줄 같은 구조를 만들고 얽힐 수 있습니다.이것은 바이오 필름을 형성하고 유지하는 데 도움이 됩니다.하미는 또한 바이오 필름의 세포들에 의해 또는 개별적으로 외부 환경 표면에 부착하기 위해 사용됩니다.그들은 무기질을 [2]포함한 다양한 화학 조성을 가진 물질에 부착하는 것으로 입증되었습니다.하미는 또한 [12]EPS의 주요 단백질 성분의 일부로서 세포의 EPS에 기여할 수 있습니다.

이 하미들의 한 가지 흥미로운 면은 그들의 120 kDa 단백질이 광범위한 온도에서 안정적으로 유지되도록 해준다는 것입니다.한 연구 실험은 해미가 섭씨 70도에서 안정적이라는 것을 발견했고 현재 알려진 유일한 해미 생산 세포가 섭씨 10도에서 살고 있기 때문에 호기심이 많은 발견에 주목했습니다.이러한 하미는 또한 0.5-11.5의 [4]유의한 pH 범위에서 안정적인 것으로 기록되었습니다.고고학자들은 극단적인 환경에서 살기 위해 극단적인 동물로 알려져 있지만, pH와 온도 모두의 넓은 범위에서 안정적으로 유지되는 이 능력은 해미의 독특한 구조를 만듭니다.마찬가지로, 이것은 고고학적 하미가 10도 C 온도 범위 밖의 다양한 pH 범위에서 아직 발견되지 않은 다른 바이오 필름에 존재할 가능성을 제공합니다.

레퍼런스

  1. ^ Eckburg, Paul B.; Lepp, Paul W.; Relman, David A. (February 2003). "Archaea and Their Potential Role in Human Disease". Infection and Immunity. 71 (2): 591–596. doi:10.1128/IAI.71.2.591-596.2003. ISSN 0019-9567. PMC 145348. PMID 12540534.
  2. ^ a b c Moissl, Christine; Rachel, Reinhard; Briegel, Ariane; Engelhardt, Harald; Huber, Robert (2005-03-07). "The unique structure of archaeal 'hami', highly complex cell appendages with nano-grappling hooks: Unique structure of archaeal 'hami'". Molecular Microbiology. 56 (2): 361–370. doi:10.1111/j.1365-2958.2005.04294.x. PMID 15813730. S2CID 31690026.
  3. ^ Chaudhury, Paushali; Quax, Tessa E. F.; Albers, Sonja-Verena (February 2018). "Versatile cell surface structures of archaea: Cell surface structures of archaea". Molecular Microbiology. 107 (3): 298–311. doi:10.1111/mmi.13889. PMID 29194812. S2CID 19045028.
  4. ^ a b c d e Ng, Sandy Y. M.; Zolghadr, Behnam; Driessen, Arnold J. M.; Albers, Sonja-Verena; Jarrell, Ken F. (2008-09-15). "Cell Surface Structures of Archaea". Journal of Bacteriology. 190 (18): 6039–6047. doi:10.1128/JB.00546-08. ISSN 0021-9193. PMC 2546794. PMID 18621894.
  5. ^ Noller, Harry (January 2013). "Carl Woese (1928–2012)". Nature. 493 (7434): 610. Bibcode:2013Natur.493..610N. doi:10.1038/493610a. ISSN 1476-4687. PMID 23364736. S2CID 205076152.
  6. ^ Gribaldo, Simonetta; Brochier-Armanet, Celine (2006-06-29). "The origin and evolution of Archaea: a state of the art". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 361 (1470): 1007–1022. doi:10.1098/rstb.2006.1841. ISSN 0962-8436. PMC 1578729. PMID 16754611.
  7. ^ Moissl, Christine; Rachel, Reinhard; Briegel, Ariane; Engelhardt, Harald; Huber, Robert (2005-04-01). "The unique structure of archaeal 'hami', highly complex cell appendages with nano-grappling hooks". Molecular Microbiology. 56 (2): 361–370. doi:10.1111/j.1365-2958.2005.04294.x. ISSN 0950-382X. PMID 15813730. S2CID 31690026.
  8. ^ Anja Spang, Jimmy H. Saw, Steffen L. Jørgensen, Katarzyna Zaremba-Niezwedzka, Joran Martijn, Anders E.린드, 로엘 반 에이크, 크리스타 슐레퍼, 라이오넬 가이, 타이즈 J. G. 에테마(2015)."원핵생물과 진핵생물의 간극을 메우는 복합고고"네이처 521: 173–179.DOI: 10.1038/nature14447. PMID 25945739. PMC: 4444528. ISSN 0028-0836.
  9. ^ a b Jarrell, Ken F.; Ding, Yan; Nair, Divya B.; Siu, Sarah (2013-03-01). "Surface Appendages of Archaea: Structure, Function, Genetics and Assembly". Life. 3 (1): 86–117. doi:10.3390/life3010086. ISSN 2075-1729. PMC 4187195. PMID 25371333.
  10. ^ Probst, Alexander J; Holman, Hoi-Ying N; DeSantis, Todd Z; Andersen, Gary L; Birarda, Giovanni; Bechtel, Hans A; Piceno, Yvette M; Sonnleitner, Maria; Venkateswaran, Kasthuri; Moissl-Eichinger, Christine (2013-03-01). "Tackling the minority: sulfate-reducing bacteria in an archaea-dominated subsurface biofilm". The ISME Journal. 7 (3): 635–651. doi:10.1038/ismej.2012.133. ISSN 1751-7362. PMC 3578563. PMID 23178669.
  11. ^ Jarrell, Ken F.; Ding, Yan; Nair, Divya B.; Siu, Sarah (2013-01-24). "Surface Appendages of Archaea: Structure, Function, Genetics and Assembly". Life. 3 (1): 86–117. doi:10.3390/life3010086. ISSN 2075-1729. PMC 4187195. PMID 25371333.
  12. ^ Perras, Alexandra K.; Wanner, Gerhard; Klingl, Andreas; Mora, Maximilian; Auerbach, Anna K.; Heinz, Veronika; Probst, Alexander J.; Huber, Harald; Rachel, Reinhard; Meck, Sandra; Moissl-Eichinger, Christine (2014-08-05). "Grappling archaea: ultrastructural analyses of an uncultivated, cold-loving archaeon, and its biofilm". Frontiers in Microbiology. 5: 397. doi:10.3389/fmicb.2014.00397. ISSN 1664-302X. PMC 4122167. PMID 25140167.