Halobacterium salinarum
A Halobacterium salinarum a Halobacterium nembe tartozó archea faj. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek. Extrém halofil (sókedvelő), óceáni, Gram-negatív, obligát aerob archaea. Sózott halakban, nyersbőrön, és hipersós tavakban él. Nagy sűrűségben a vizeket lilára vagy vörösre színezi. Előfordul a nagy sótartalmú élelmiszerekben is, például sózott sertéshúsban, halban és kolbászban. Mivel túléli a magas sókoncentrációt, extremofilként osztályozzák. Módszereket fejlesztettek ki a géncserére és a szisztematikus génkiütésre, így ideális jelölt az archaeák genetikájának és funkcionális genomikájának tanulmányozásához. Az irodalomban szerint a H. salinarumot használták hidrogén termelésre E. coli hidrogenáz donorral.

Leírása
Pálcika alakú egysejtű, élőlény. A legősibb életformák közé tartozik és a Földön milliárd évekkel ezelőtt jelent meg. A membránja S-réteg által körülvett lipid kettősrétegből áll. Az S-réteg anyaga egy sejtfelszíni glikoproteinből készül, amely a sejtfelszíni fehérjék körülbelül 50%-át adják. Ezek a fehérjék rácsot alkotnak a membránon. A szulfát gyakori a glikán láncokban a glikoproteinben, amik emiatt negatív töltésűek. A negatív töltés vélhetőleg stabilizálja a rácsot magas sókoncentrációjú körülmények között.

Kémiai energiájának fő forrásai az aminosavak, főleg az arginin és az aszpartát, bár képes metabolizálni más aminosavakat is. Nem képes növekedni cukrokkal, és ezért szüksége van glükoneogenezisre képes enzimekre cukrok létrehozásához. Bár képtelen katabolizálni glükózt, a TrmB transzkripciós faktor az S-réteg glikoproteinjében található cukrok glukoneogenikus termelését szabályozza.

Alkalmazkodása az extrém körülményekhez

Extrém sókoncentráció
A túléléshez extrém sós környezetben mint más halofil archaea fajok használ oldott anyagokat (különösen kálium-kloridot) az ozmotikus stressz csökkentésére. A kálium szintje nincs egyensúlyban a környezetével így több aktív transzportert fejez ki amik káliumot pumpálnak a sejtbe. Extrém magas só koncentrációnál a fehérjék kicsapódnak. A fehérjéi főleg savas kémhatásúak. Átlagos izoelektronos pontjuk 4,9. Ezek a nagyon savas fehérjék túlnyomórészt negatív töltésűek, és képesek oldatban maradni még magas sókoncentrációnál is.

Alacsony oxigénszint

Nőhet sós tavakban ahol hamar elfogy az oxigén. Bár obligát aerob élőlény, képes életben maradni alacsony oxigénszint mellett fényenergia felhasználásával. Kifejez egy membránfehérjét a bakteriorodopszint, ami egy fény vezérelt protonpumpaként műkódik. Két részből áll: a 7-transzmembrán fehérjéből a bakterioopszinból, és a fény érzékeny kofaktorból a retinalból. Egy foton elnyelése megváltoztatja a retinal konformációját, ami konformáció változást okoz a bakterioopszin fehérjében ami meghajtja a proton transzportot.

Termel gáz vezikulumokat hogy a felszínre kerüljön ahol magasabb az oxigénszint és több a fény. A hólyagok komplex struktúrák, fehérjékből állítja elő a Halobacterium salinarum, amiket legalább 14 gén kódol. 1967-ben fedezték fel a H. salinarumban.

UV sugárzás
A sós tavakban kevés védelem van a naptól, így gyakran nagy mennyiségű UV sugárzásnak van kitéve. Ennek kompenzálására kifinomult DNS-javító mechanizmus fejlődött ki benne. A genomjában kódolt DNS-javító enzimek homológok a baktériumok és az eukarióták enzimeivel. Ennek köszönhetően a DNS-károsodásokat gyorsabban és sokkal hatékonyabban javítja ki mint más élőlények, így sokkal jobban tolerálja az UV sugárzást.

A Halobacterium salinarum felelős a Holt-tenger és más sós vizek piros vagy rózsaszín elszíneződésért. A vörös színt elsősorban a bakterioruberin okozza, ami egy 50 szénatomos karotinoid pigment a membránján belül. A bakterioruberin elsődleges szerepe hogy védjen az UV fény okozta DNS károsodás ellen. A bakterioruberin a DNS-t antioxidánsként védi, inkább mint hogy közvetlenül blokkolja az UV fényt. Képes megvédeni a sejtet a reaktív oxigénszármazékok. A bacterioruberin által termelt gyök kevésbé reaktív mint az eredeti gyök, és valószínűleg reagál egy másik gyökkel.

Genom
Eddig két törzsének a genomját szekvenálták teljesen: az NRC-1-et és az R1-et. Az NRC-1 genomja 2 571 010 bázispár hosszú, és egy nagy, valamint két mini kromoszómából áll. A genom valószínűleg 2360 fehérjét kódol. A nagy kromoszóma nagyon gazdag G-C párokban (68%). A magas G-C tartalma növeli a genom stabilitását extrém környezetekben.

Legrégebbi DNS
Megtalálták a Halobacterium salinarum közeli genetikai rokonának sóba zárt DNS fragmentumait, amiknek a korát 121 millió évesre becsülték.

Új-Mexikóban 250 millió évesre becsült DNS-t is felfedeztek.

Források

További információk

Archeák
A Halobacterium salinarum a Halobacterium nembe tartozó archea faj. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű , sejtmag nélküli prokarióta szervezetek . Extrém halofil ( sókedvelő ) , óceáni , Gram-negatív , obligát aerob archaea . Sózott halakban , nyersbőrön , és hipersós tavakban él . Nagy sűrűségben a vizeket lilára vagy vörösre színezi . Előfordul a nagy sótartalmú élelmiszerekben is , például sózott sertéshúsban , halban és kolbászban . Mivel túléli a magas sókoncentrációt , extremofilként osztályozzák . Módszereket fejlesztettek ki a géncserére és a szisztematikus génkiütésre , így ideális jelölt az archaeák genetikájának és funkcionális genomikájának tanulmányozásához . Az irodalomban szerint a H. salinarumot használták hidrogén termelésre E. coli hidrogenáz donorral . Leírása Pálcika alakú egysejtű , élőlény . A legősibb életformák közé tartozik és a Földön milliárd évekkel ezelőtt jelent meg . A membránja S-réteg által körülvett lipid kettősrétegből áll . Az S-réteg anyaga egy sejtfelszíni glikoproteinből készül , amely a sejtfelszíni fehérjék körülbelül-át adják . Ezek a fehérjék rácsot alkotnak a membránon . A szulfát gyakori a glikán láncokban a glikoproteinben , amik emiatt negatív töltésűek . A negatív töltés vélhetőleg stabilizálja a rácsot magas sókoncentrációjú körülmények között . Kémiai energiájának fő forrásai az aminosavak , főleg az arginin és az aszpartát , bár képes metabolizálni más aminosavakat is . Nem képes növekedni cukrokkal , és ezért szüksége van glükoneogenezisre képes enzimekre cukrok létrehozásához . Bár képtelen katabolizálni glükózt , a TrmB transzkripciós faktor az S-réteg glikoproteinjében található cukrok glukoneogenikus termelését szabályozza . Alkalmazkodása az extrém körülményekhez Extrém sókoncentráció A túléléshez extrém sós környezetben mint más halofil archaea fajok használ oldott anyagokat ( különösen kálium-kloridot ) az ozmotikus stressz csökkentésére . A kálium szintje nincs egyensúlyban a környezetével így több aktív transzportert fejez ki amik káliumot pumpálnak a sejtbe . Extrém magas só koncentrációnál a fehérjék kicsapódnak . A fehérjéi főleg savas kémhatásúak . Átlagos izoelektronos pontjuk9. Ezek a nagyon savas fehérjék túlnyomórészt negatív töltésűek , és képesek oldatban maradni még magas sókoncentrációnál is . Alacsony oxigénszint Nőhet sós tavakban ahol hamar elfogy az oxigén . Bár obligát aerob élőlény , képes életben maradni alacsony oxigénszint mellett fényenergia felhasználásával . Kifejez egy membránfehérjét a bakteriorodopszint , ami egy fény vezérelt protonpumpaként műkódik . Két részből áll : atranszmembrán fehérjéből a bakterioopszinból , és a fény érzékeny kofaktorból a retinalból . Egy foton elnyelése megváltoztatja a retinal konformációját , ami konformáció változást okoz a bakterioopszin fehérjében ami meghajtja a proton transzportot . Termel gáz vezikulumokat hogy a felszínre kerüljön ahol magasabb az oxigénszint és több a fény . A hólyagok komplex struktúrák , fehérjékből állítja elő a Halobacterium salinarum , amiket legalábbgén kódol.ben fedezték fel a H. salinarumban . UV sugárzás A sós tavakban kevés védelem van a naptól , így gyakran nagy mennyiségű UV sugárzásnak van kitéve . Ennek kompenzálására kifinomult DNS-javító mechanizmus fejlődött ki benne . A genomjában kódolt DNS-javító enzimek homológok a baktériumok és az eukarióták enzimeivel . Ennek köszönhetően a DNS-károsodásokat gyorsabban és sokkal hatékonyabban javítja ki mint más élőlények , így sokkal jobban tolerálja az UV sugárzást . A Halobacterium salinarum felelős a Holt-tenger és más sós vizek piros vagy rózsaszín elszíneződésért . A vörös színt elsősorban a bakterioruberin okozza , ami egyszénatomos karotinoid pigment a membránján belül . A bakterioruberin elsődleges szerepe hogy védjen az UV fény okozta DNS károsodás ellen . A bakterioruberin a DNS-t antioxidánsként védi , inkább mint hogy közvetlenül blokkolja az UV fényt . Képes megvédeni a sejtet a reaktív oxigénszármazékok . A bacterioruberin által termelt gyök kevésbé reaktív mint az eredeti gyök , és valószínűleg reagál egy másik gyökkel . Genom Eddig két törzsének a genomját szekvenálták teljesen : az NRC-1-et és az R1-et . Az NRC-1 genomja571bázispár hosszú , és egy nagy , valamint két mini kromoszómából áll . A genom valószínűlegfehérjét kódol . A nagy kromoszóma nagyon gazdag G-C párokban ) . A magas G-C tartalma növeli a genom stabilitását extrém környezetekben . Legrégebbi DNS Megtalálták a Halobacterium salinarum közeli genetikai rokonának sóba zárt DNS fragmentumait , amiknek a korátmillió évesre becsülték . Új-Mexikóbanmillió évesre becsült DNS-t is felfedeztek . Források További információk Archeák