Thermococcus
A Thermococcus a Thermococcaceae családba tartozó extrém extremofil Archaea nem. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek. 
A nem tagjai mind archeák, és termofil-hipertermofil karakterisztikájúak. Tipikusan szabálytalan gömb alakúak, és 0,6-2,0 μm átmérőjűek. Néhány faja nem mozgékony, néhány pedig ostor használatával mozog, amely a mozgásuk fő forrása. Ezek az ostorok tipikusan a szervezet egy specifikus pólusán vannak. Ezt a mozgást már látták szobahőmérsékleten vagy magas hőmérsékleten, az adott organizmustól függően. Néhány faja csoportosulhat és fehéresszürke plakkokat alkothat. Az összes faja 70-<100 °C között él, vagy fekete füstölő (hidrotermális kürtő) jelenlétében, vagy édesvízi források jelenlétében, 1-3% NaCl-koncentráció mellett. A nem tagjai obligát anaerobak, 5,6-7,9 pH között növekednek. A nem tagjait megtalálták sok hidrotermális kürtő rendszerénél a világon, többek között a Japán-tengernél, és Kalifornia partjainál. Meglepő módon a só (NaCl) nem kötelező szubsztrátjuk, mint az egyik vizsgálat kimutatta a Thermococcus fajok élnek friss melegvíz-rendszerekben Új-Zélandon, azonban a növekedésükhöz szükséges az alacsony lítiumion-koncentráció. A nem tagjai heterotrófként, kemotrófként és organotróf szulfanogénként vannak leírva, elemi kén- és szénforrások (beleértve az aminosavakat, a szénhidrátokat és a szerves savakat, például a piruvátot) használatával.

Anyagcsere
A glikolízisnek egy a prokariótáktól és az eukariótáktól eltérő formáját fejlesztette ki. Egy példa egy anyagcsereutaikra a peptidanyagcseréjük, ami három lépésben megy végbe: első lépésben a peptidek hidrolízis útján aminosavakra bomlanak peptidázok által katalizálva, második lépésben az aminosavak amino-transzferázok által katalizálva ketosavakká alakulnak át, végül szén-dioxid szabadul fel oxidatív dekarboxilezéssel vagy a ketosavakból négy különböző enzim koenzim-a-származékokat állít elő, amelyeket más fontos anyagcsereutakon használnak. A nem tagjainak van RUBISZKO (ribulóz-1,5-bifoszfát-karboxiláz/oxigenáz) enzimjük,  ami a Thermococcus kodakarensisben a nukleinsav-anyagcserében részt vevő enzimekből keletkezik. Néhány tápanyag korlátozza sejtjeik növekedését. A sejtnövekedést a tápanyagok közül leginkább a fajok szén- és nitrogénforrása befolyásolja. Mivel nem metabolizálják az összes szükséges aminosavat, néhányat tartalmaznia kell a környezetüknek, amelyben ezek a szervezetek élnek. Néhány ilyen szükséges aminosav a leucin, izoleucin és valin (az elágazó láncú aminosavak). Az említett aminosavak metabolizálása során acetil-CoA vagy szukcinil-CoA termelődik, amelyek fontos prekurzorokként felhasználhatók más esszenciális anyagcsereutakon, a celluláris növekedési és légzési anyagcsereutakon. A mai technológiával viszonylag könnyen tenyészthetőek a laborokban, emiatt az extremofilek fiziológiai és molekuláris útvonalainak tanulmányozásának modellszervezetei. A Thermococcus kodakarensis egy példája egy Thermococcus modellszervezetnek, ami egy olyan mikroorganizmus, aminek a teljes genomját megvizsgálták és replikálták.

Ökológia
A nem fajai bárhol nőnek 60-80 °C között, nagy ökológiai előnyük, hogy az első élőlényekként kolonizálják az új hidrotermális környezeteket. Néhány fajuk termel CO2-t, H2-t és H2S-t az anyagcseréjük és a légzésük során. Miután ezeket a molekulákat kibocsájtják, egyéb autotróf fajok felhasználják azokat, segítve a hidrotermális mikrobiális közösségek sokszínűségét. A kultúra ilyen típusú folyamatos gazdagítása kritikus szerepet játszik a mélytengeri hidrotermális források ökológiájában, ami arra utal, hogy a Thermococcus kölcsönhatásban van más élőlényekkel az anyagcseretermékek cseréjén keresztül, ami támogatja az autotrófok növekedését. A nem tagjai H2-t bocsátanak ki hidrogenázok (beleértve a CO-függő hidrogenázokat) használatával, emiatt a víz-gáz eltolási reakció potenciális biokatalizátorai.

Transzportációs mechanizmusok
A nem tagjai képesek membránvezikulumokat (MV) termelni ami a legkülső sejtmembránt képzi, amely képes rögzíteni és szerezni plazmidokat a szomszédos archaea fajoktól a DNS-transzfer érdekében, a saját vagy a környező fajoktól. Az MV-k a sejtekből klaszterekben választódnak ki, nanogömböket vagy nanocsöveket alkotva, megőrizve a belső membránok folyamatosságát.

Egy tanulmány kimutatta, hogy a Thermococcus fajok számos MV-t termelnek szállítva a DNS-t, a metabolitokat, és néhány faj még toxinokat is, azonfelül az MV-k védik a tartalmukat a termodegradáció ellen, a makromolekulákat védett környezetbe szállítják. Az MV-k a vírusrésecskéket is befogják hogy megelőzzék a fertőzéseket. A makromolekulák szállítása mellett, az MV-t használják az egymással való kommunikációban is. Továbbá specifikus fajok (Thermococcus coalescens) használják az MV-t hogy indikálják az aggregációt, hogy ezek általában egysejtű mikroorganizmusok egy masszív sejté olvadjanak össze.

Beszámoltak róla hogy a Thermococcus kodakarensisneknek négy vírusszerű integrált gén elemeket tartalmazó szubtilizinszerű szerin-proteáz prekurzora van. Eddig csak két vírust izolálták a nem tagjaiban: a PAVE1 és a TPV1. Ezek a vírusok a gazdasejtben hordozó állapotban léteznek. A Thermococcus kodakarensisban alaposan tanulmányozták a DNS-replikáció és elongáció folyamatát. A DNS-molekula egy kör alakú szerkezet ami körülbelül 2 millió bázispár hosszúságú, és több mint 2000 szekvenciából áll, amik proteineket kódolnak.

Jövőbeni technológia
A Thermococcus TPA-S DNS-polimeráz enzim jóval hatékonyabb, hosszabb és gyorsabb PCR mint a Taq-polimeráz. A Tk-SP egy másik T. kodakarensis enzim, mely képes degradálni az abnormális prionfehérjéket (PrPSc – a prionok hibásan feltekeredett fehérjék amik halálos betegségeket okozhatnak minden élőlényben). A Tk-SP széles szubsztrátspecifitást mutat, és exponenciálisan degradálja a prionokat a labori környezetben. Az enzim nem igényel kalciumot vagy bármely más szubsztrátot, ezért a vizsgálatokban nagy potenciált mutat. További a Thermococcus onnurineus PSP (foszfoszerin-foszfatáz) enzimjével koordinált kiegészítő vizsgálatok végeztek, amiknek alapvető eleme a PSP-aktivitás szabályozása. Ez hasznos információ a gyógyszergyáraknak, mert az abnormális PSP-aktivitás a szerin szintjének jelentős csökkenéséhez vezet az idegrendszerben, ami neurológiai betegségeket és komplikációkat okoz. Egy tanulmány kimutatta, hogy a Thermococcus tagjai az aranybányászat hatásfokát 85-95%-kal növelhetik, a specifikus biolúgozási képességükkel.

Források

További információk

Tudományos folyóiratok

Tudományos adatbázisok

Archeák
A Thermococcus a Thermococcaceae családba tartozó extrém extremofil Archaea nem . Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű , sejtmag nélküli prokarióta szervezetek . A nem tagjai mind archeák , és termofil-hipertermofil karakterisztikájúak . Tipikusan szabálytalan gömb alakúak , és6-2,0 μm átmérőjűek . Néhány faja nem mozgékony , néhány pedig ostor használatával mozog , amely a mozgásuk fő forrása . Ezek az ostorok tipikusan a szervezet egy specifikus pólusán vannak . Ezt a mozgást már látták szobahőmérsékleten vagy magas hőmérsékleten , az adott organizmustól függően . Néhány faja csoportosulhat és fehéresszürke plakkokat alkothat . Az összes faja<100 °C között él , vagy fekete füstölő ( hidrotermális kürtő ) jelenlétében , vagy édesvízi források jelenlétében , NaCl-koncentráció mellett . A nem tagjai obligát anaerobak,6-7,9 pH között növekednek . A nem tagjait megtalálták sok hidrotermális kürtő rendszerénél a világon , többek között a Japán-tengernél , és Kalifornia partjainál . Meglepő módon a só ( NaCl ) nem kötelező szubsztrátjuk , mint az egyik vizsgálat kimutatta a Thermococcus fajok élnek friss melegvíz-rendszerekben Új-Zélandon , azonban a növekedésükhöz szükséges az alacsony lítiumion-koncentráció . A nem tagjai heterotrófként , kemotrófként és organotróf szulfanogénként vannak leírva , elemi kén- és szénforrások ( beleértve az aminosavakat , a szénhidrátokat és a szerves savakat , például a piruvátot ) használatával . Anyagcsere A glikolízisnek egy a prokariótáktól és az eukariótáktól eltérő formáját fejlesztette ki . Egy példa egy anyagcsereutaikra a peptidanyagcseréjük , ami három lépésben megy végbe : első lépésben a peptidek hidrolízis útján aminosavakra bomlanak peptidázok által katalizálva , második lépésben az aminosavak amino-transzferázok által katalizálva ketosavakká alakulnak át , végül szén-dioxid szabadul fel oxidatív dekarboxilezéssel vagy a ketosavakból négy különböző enzim koenzim-a-származékokat állít elő , amelyeket más fontos anyagcsereutakon használnak . A nem tagjainak van RUBISZKO ( ribulóz-1,5-bifoszfát-karboxiláz/ oxigenáz ) enzimjük , ami a Thermococcus kodakarensisben a nukleinsav-anyagcserében részt vevő enzimekből keletkezik . Néhány tápanyag korlátozza sejtjeik növekedését . A sejtnövekedést a tápanyagok közül leginkább a fajok szén- és nitrogénforrása befolyásolja . Mivel nem metabolizálják az összes szükséges aminosavat , néhányat tartalmaznia kell a környezetüknek , amelyben ezek a szervezetek élnek . Néhány ilyen szükséges aminosav a leucin , izoleucin és valin ( az elágazó láncú aminosavak ) . Az említett aminosavak metabolizálása során acetil-CoA vagy szukcinil-CoA termelődik , amelyek fontos prekurzorokként felhasználhatók más esszenciális anyagcsereutakon , a celluláris növekedési és légzési anyagcsereutakon . A mai technológiával viszonylag könnyen tenyészthetőek a laborokban , emiatt az extremofilek fiziológiai és molekuláris útvonalainak tanulmányozásának modellszervezetei . A Thermococcus kodakarensis egy példája egy Thermococcus modellszervezetnek , ami egy olyan mikroorganizmus , aminek a teljes genomját megvizsgálták és replikálták . Ökológia A nem fajai bárhol nőnek°C között , nagy ökológiai előnyük , hogy az első élőlényekként kolonizálják az új hidrotermális környezeteket . Néhány fajuk termel CO2-t , H2-t és H2S-t az anyagcseréjük és a légzésük során . Miután ezeket a molekulákat kibocsájtják , egyéb autotróf fajok felhasználják azokat , segítve a hidrotermális mikrobiális közösségek sokszínűségét . A kultúra ilyen típusú folyamatos gazdagítása kritikus szerepet játszik a mélytengeri hidrotermális források ökológiájában , ami arra utal , hogy a Thermococcus kölcsönhatásban van más élőlényekkel az anyagcseretermékek cseréjén keresztül , ami támogatja az autotrófok növekedését . A nem tagjai H2-t bocsátanak ki hidrogenázok ( beleértve a CO-függő hidrogenázokat ) használatával , emiatt a víz-gáz eltolási reakció potenciális biokatalizátorai . Transzportációs mechanizmusok A nem tagjai képesek membránvezikulumokat ( MV ) termelni ami a legkülső sejtmembránt képzi , amely képes rögzíteni és szerezni plazmidokat a szomszédos archaea fajoktól a DNS-transzfer érdekében , a saját vagy a környező fajoktól . Az MV-k a sejtekből klaszterekben választódnak ki , nanogömböket vagy nanocsöveket alkotva , megőrizve a belső membránok folyamatosságát . Egy tanulmány kimutatta , hogy a Thermococcus fajok számos MV-t termelnek szállítva a DNS-t , a metabolitokat , és néhány faj még toxinokat is , azonfelül az MV-k védik a tartalmukat a termodegradáció ellen , a makromolekulákat védett környezetbe szállítják . Az MV-k a vírusrésecskéket is befogják hogy megelőzzék a fertőzéseket . A makromolekulák szállítása mellett , az MV-t használják az egymással való kommunikációban is . Továbbá specifikus fajok ( Thermococcus coalescens ) használják az MV-t hogy indikálják az aggregációt , hogy ezek általában egysejtű mikroorganizmusok egy masszív sejté olvadjanak össze . Beszámoltak róla hogy a Thermococcus kodakarensisneknek négy vírusszerű integrált gén elemeket tartalmazó szubtilizinszerű szerin-proteáz prekurzora van . Eddig csak két vírust izolálták a nem tagjaiban : a PAVE1 és a TPV1. Ezek a vírusok a gazdasejtben hordozó állapotban léteznek . A Thermococcus kodakarensisban alaposan tanulmányozták a DNS-replikáció és elongáció folyamatát . A DNS-molekula egy kör alakú szerkezet ami körülbelülmillió bázispár hosszúságú , és több mintszekvenciából áll , amik proteineket kódolnak . Jövőbeni technológia A Thermococcus TPA-S DNS-polimeráz enzim jóval hatékonyabb , hosszabb és gyorsabb PCR mint a Taq-polimeráz . A Tk-SP egy másik T. kodakarensis enzim , mely képes degradálni az abnormális prionfehérjéket ( PrPSc – a prionok hibásan feltekeredett fehérjék amik halálos betegségeket okozhatnak minden élőlényben ) . A Tk-SP széles szubsztrátspecifitást mutat , és exponenciálisan degradálja a prionokat a labori környezetben . Az enzim nem igényel kalciumot vagy bármely más szubsztrátot , ezért a vizsgálatokban nagy potenciált mutat . További a Thermococcus onnurineus PSP ( foszfoszerin-foszfatáz ) enzimjével koordinált kiegészítő vizsgálatok végeztek , amiknek alapvető eleme a PSP-aktivitás szabályozása . Ez hasznos információ a gyógyszergyáraknak , mert az abnormális PSP-aktivitás a szerin szintjének jelentős csökkenéséhez vezet az idegrendszerben , ami neurológiai betegségeket és komplikációkat okoz . Egy tanulmány kimutatta , hogy a Thermococcus tagjai az aranybányászat hatásfokát-kal növelhetik , a specifikus biolúgozási képességükkel . Források További információk Tudományos folyóiratok Tudományos adatbázisok Archeák