Sulfolobaceae

Sulfolobaceae
Sulfolobus infectado con el virus fusiforme 1 de Sulfolobus tengchongensis (STSV-1) [1] [2] [3] [4] . A la izquierda y en la parte inferior de la foto, se ven dos partículas virales en forma de huso brotando de una célula de arquea. Escala = 1 µm
clasificación cientifica
Dominio:arqueasTipo de:Crenarchaeota ( Crenarchaeota Garrity y Holt 2002 )Clase:TermoproteínasOrdenar:Sulfolobales Stetter 1989Familia:Sulfolobaceae
nombre científico internacional
Sulfolobaceae Stetter 1989
Sistemática en Wikiespecies Imágenes en Wikimedia Commons ES   951476 NCBI   118883 EOL   7956

Sulfolobaceae  (lat.) es una familia de arqueas del tipo Crenarchaeota , la única delorden Sulfolobales [5] [ 6] . El primer representante de la familia fue aislado por T. Brock de una fuente termal en el Parque Nacional de Yellowstone [7] . Originalmente se llamó Caldariella acidophila , sin embargo, la especie ahora se conoce como Sulfolobus acidocaldarius [8] [9] .

Descripción

Los representantes de Sulfolobaceae son cocos gramnegativos de forma irregular, móviles o inmóviles, que forman grupos de células . En las especies del género Sulfolobus , las células tienen un diámetro de 0,5 a 1 µm. Las células de Metallosphaera prunae tienen un diámetro de aproximadamente 1 µm, Acidianus - hasta 1,5 µm, Stygiolobus - 0,5-1,8 µm, Sulfurisphaera - 0,5-1,8 µm [10] . La división es binaria igual, puede tomar la forma de brotación [11] . Las células están rodeadas por una capa S de naturaleza glicoproteica y están equipadas con pili [7] . Además, los representantes del género Sulfolobus tienen una disposición peritrichous de flagelos (los flagelos archaeal también se llaman archella) [12] .

El genoma de los representantes de la familia Sulfolobaceae está representado por un solo cromosoma de 2 a 3,5 megabases (millones de pares de bases ) de longitud. Para especies del género Sulfolobus ( S. solfataricus , S. islandicus , S. acidocaldarius , S. tokodaii ), especies del género Methanosphaera ( M. sedula , M. yellowstonensis ) y Acidianus brierleyi , se conocen secuencias genómicas completas [13]. ] .

Los miembros de Sulfolobaceae son quimiolitotrofos facultativos . Al crecer en medios densos, liberan pseudópodos , que se adhieren a cristales de azufre y pirita . El azufre y la pirita sirven como aceptores de electrones [14] . Algunos representantes asimilan el CO 2 a través del ciclo Ivens-Buchanan-Ernon (ciclo del ácido tricarboxílico reductor ). El resto utiliza sustancias orgánicas complejas y obtiene energía de la respiración aeróbica o de la fermentación [11] .

Los miembros de la familia son aerobios , anaerobios facultativos o anaerobios obligados . Termófilos o hipertermófilos , la temperatura óptima de crecimiento es de 60-90 °C. Acidófilos , pH óptimo 2. Salinidad óptima - NaCl 0,03 M [11] .

Para lograr un tiempo de duplicación de 4,5 horas en Sulfolobus , es necesario agregar al medio azúcares , triptona y otros compuestos orgánicos complejos; el crecimiento de los compuestos de azufre es mucho más lento [15] .

Se conocen plásmidos conjugativos [12] de miembros de la familia, así como virus que los afectan , por ejemplo, especies del género Sulfolobus pueden verse afectadas por virus de las familias Fuselloviridae y Rudiviridae [8] .

Algunas especies de la familia, como Sulfolobus acidocaldarius y S. tokodaii , secretarán sulfolobicinas, proteínas especiales que inhiben el crecimiento de otros representantes de Sulfolobaceae [15] .

Sistemática

El análisis de las secuencias del gen 16S rRNA mostró que la familia Sulfolobaceae (la única en el orden Sulfolobales ) forma un grupo separado en la clase Thermoprotei (el único en el tipo Crenarchaeot), separado de los otros 4 órdenes, que es el más cercano a el orden Termoproteales [16] .

Clasificación

A partir de junio de 2017, la familia incluye 6 géneros [5] [6] :

• Género Acidianus Segerer et al. 1986 enmienda. Plumb et al. 2007 [ sin. Desulfurolobus Zillig y Böck 1987 ] (4–9 especies , 1 especie candidata ). Células esféricas que crecen a 65-95°C (óptima - 90°C). Una composición de GC baja es característica  : 31%. anaerobios facultativos. Pueden usar S 0 tanto para el metabolismo aeróbico como para el anaeróbico . En condiciones anaeróbicas, el H 2 sirve como fuente de energía y el H 2 S sirve como producto de reacción [17] . Representantes del género viven en aguas termales de todo el mundo [18] .
• Género Metallosphaera Huber et al. 1989 (5-6 especies). Células móviles que pueden formar agregados. Composición de GC 45%. Aerobio, quimiolitotrofo facultativo. Vive en minerales de sulfuro , así como en azufre elemental. Puede usar peptona [8] . Los representantes del género fueron aislados de manantiales y embalses hidrotermales, así como de minas en Italia , Alemania , China y Japón [18] .
• El género Stygiolobus Segerer et al. 1991 (1 especie). Aerobio estricto, acidófilo, quimiolitotrofo estricto. Recibe energía de la oxidación de hidrógeno molecular con azufre a sulfuro de hidrógeno [17] . La composición de GC es de alrededor del 38 % [19] . La única especie del género ( St. azoricus ) fue aislada de campos solfatáricos en las Azores [20] . 
• Género Sulfodiicoccus Sakai y Kurosawa 2017 (1 especie) - ausente de LPSN . Una sola especie de Sulfodiicoccus acidiphilus ha sido aislada de una fuente termal en Japón [21] .
• El género Sulfolobus Brock et al. Tipo de 1972 (6 a 12 especies). Los quimiolitotrofos aerobios, crecen a temperaturas de hasta 90°C y pH 1-5. Una composición de GC baja es característica: 37%. Oxidar H 2 S a S 0 y H 2 SO 4 , fijar dióxido de carbono como única fuente de carbono ( quimiolitoautótrofos ). Pueden crecer como organótrofos en peptona y aminoácidos . A altas temperaturas , puede oxidar Fe 2+ a Fe 3+ , que se utiliza para lixiviar minerales de hierro y cobre . Se puede usar MoO 4 2− o Fe 3+ [17] en lugar de oxígeno . La especie tipo S. solfataricus ha sido aislada de campos solfatáricos en Italia . Otros miembros del género fueron aislados de fuentes termales y calderas en América del Norte , Japón, Islandia y China [12] .
• El género Sulfurisphaera Kurosawa et al. 1998 (1 especie). Anaerobios facultativos, el crecimiento aeróbico ocurre en sustratos orgánicos complejos, y el crecimiento aeróbico involucra el uso de S 0 y H 2 con la formación de H 2 S. Composición GC 33% [19] . Una sola especie del género Sulfurisphaera ohwakuensis ha sido aislada de una fuente termal en Japón [20] .
• El género Sulfurococcus Golovacheva et al. 1995 (1 especie) - ausente del NCBI . Aerobios obligados, oxidan S 0 y minerales de sulfuro a ácido sulfúrico . Todas las cepas son heterótrofas facultativas , caracterizadas por un crecimiento organotrófico sobre sustratos orgánicos complejos y azúcares. La composición de GC es de alrededor del 45 % [19] . La única especie S. yellowstonensis fue aislada en un manantial geotérmico en el Parque Nacional de Yellowstone ( EE.UU. ) y en el cráter del volcán Uzon ( Kamchatka , Rusia ) [22] .

Filogenia

Según el análisis de las secuencias del gen 16S rRNA, la familia se divide en seis grupos filogenéticos separados que forman dos ramas. Una de las ramas está formada por dos racimos correspondientes a los géneros Metallosphaera y Acidianus . La segunda rama incluye especies del género Sulfolobus : S. tokodaii y S. yangmingensis , así como la especie Sulfurisphaera ohwakuensis , estas tres especies forman el tercer clado filogenético . El cuarto clado está formado por la especie tipo del género Sulfolobus - S. acidocaldarius , así como por la especie Stygiolobus azoricus . El quinto clado incluye S. solfataricus y S. shibatae , según algunas fuentes, también incluye las especies S. islandicus y S. tengchongensis . El último clado incluye sólo la especie S. metallicus [16] .

Aplicación

Los representantes del género Sulfolobus son organismos modelo de entre las arqueas. También pueden tener importancia biotecnológica por su facilidad de cultivo (heterótrofos aerobios). También se pueden utilizar para la fermentación a gran escala , y se conocen sus secuencias genómicas y muchas características bioquímicas [23] .

Notas

1. ↑ Robb F., Antranikian G., Grogan D., Driessen A. (Editores) (2007) "Thermophiles: Biology and Technology at High Temperatures", CRC Press, ISBN 978-0849392146 , págs. 231-232
2. ↑ Krupović et al. (2014) "Unificación de los virus en forma de huso distribuidos globalmente de las arqueas", Journal of Virology 88: 2354–2358 doi : 10.1128/JVI.02941-13 .
3. ↑ Hochstein R., Bollschweiler D., Engelhardt H., Lawrence CM, Young M. (2015) "Large Tailed Spindle Viruses of Archaea: a New Way of Doing Viral Business", Journal of Virology 89(18): 9146-9149 . doi : 10.1128/JVI.00612-15 .
4. ^ "Distribución desigual de virus sugiere un poder evolutivo sorprendente", Scientific American [1] Archivado el 8 de agosto de 2017 en Wayback Machine .
5. ↑ 1 2 Clasificación de dominios y phyla - Clasificación jerárquica de procariotas (bacterias) : Versión 2.0  : [ ing. ]  // LPSN. - 2016. - 2 de octubre.
6. ↑ 1 2 Navegador de taxonomías: Sulfolobales  : [ ing. ]  // NCBI.  (Consulta: 30 de julio de 2017) .
7. ↑ 1 2 Vorobyova, 2007 , pág. 326.
8. ↑ 1 2 3 Vorobyova, 2007 , pág. 328.
9. ↑ Le TN , Wagner A. , Albers SV Un motivo de hexanucleótido conservado es importante en los promotores inducibles por UV en Sulfolobus acidocaldarius.  (Inglés)  // Microbiología (Reading, Inglaterra). - 2017. - Vol. 163, núm. 5 . - Pág. 778-788. -doi : 10.1099/ mic.0.000455 . — PMID 28463103 .
10. ↑ Los procariotas, 2014 , p. 328-330.
11. ↑ 1 2 3 Pinevich, 2006 , pág. 92.
12. ↑ 1 2 3 Los procariontes, 2014 , p. 328.
13. ↑ Los procariotas, 2014 , p. 324, 328.
14. ↑ Vorobyova, 2007 , pág. 326-327.
15. ↑ 1 2 Los procariotas, 2014 , p. 337.
16. ↑ 1 2 Los procariotas, 2014 , p. 323-324.
17. ↑ 1 2 3 Vorobyova, 2007 , pág. 327.
18. ↑ 1 2 Los procariotas, 2014 , p. 329.
19. ↑ 1 2 3 Huber Harald , Stetter Karl O. Sulfolobaceae  (inglés)  // Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. - 2015. - 14 de septiembre. - P. 1-2 . -doi : 10.1002/ 9781118960608.fbm00087 .
20. ↑ 1 2 Los procariotas, 2014 , p. 330.
21. ↑ Sakai HD , Kurosawa N. Sulfodiicoccus acidiphilus gen. nov., sp. nov., una arquea termoacidofílica inhibida por azufre perteneciente al orden Sulfolobales aislada de una fuente termal ácida terrestre.  (inglés)  // Revista internacional de microbiología sistemática y evolutiva. - 2017. - Vol. 67, núm. 6 _ - Pág. 1880-1886. -doi : 10.1099/ ijsem.0.001881 . —PMID 28629504 .
22. ↑ Reysenbach Anna-Louise. Sulfurococcus  (inglés)  // Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. - 2015. - 14 de septiembre. - P. 1-3 . -doi : 10.1002/ 9781118960608.gbm00402 .
23. ↑ Los procariotas, 2014 , p. 340.

Literatura

• Vorobyova L. I. Archei: un libro de texto para universidades. - M. : ICC "Akademkniga", 2007. - 447 p. - ISBN 978-5-94628-277-2 .
• Pinevich A. V. Microbiología. Biología de los procariotas: en 3 volúmenes.- San Petersburgo. : Editorial de la Universidad de San Petersburgo, 2006. - T. I. - 352 p. — ISBN 5-288-04057-5 .
• Los procariotas. Otros linajes importantes de bacterias y arqueas / Eugene Rosenberg, Edward F. DeLong, Stephen Lory, Erko Stackebrandt, Fabiano Thompson. - Springer-Verlag Berlín Heidelberg, 2014. - ISBN 978-3-642-38954-2 . -doi : 10.1007 / 978-3-642-38954-2 . Archivado el 5 de agosto de 2017 en Wayback Machine .
• Los tipos nomenclaturales de los órdenes Acholeplasmatales, Halanaerobiales, Halobacteriales, Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales, Planctomycetales, Prochlorales, Sulfolobales, Thermococcales, Thermoproteales y Verrucomicrobiales son los géneros Acholeplasma, Halanaerobium, Halobacterium, Methanobacterium, Methanobacterium, Methanococcus, Methanomices, Plannctomyrobium, Sulfolobales, Sulfolobium Thermococcus, Thermoproteus y Verrucomicrobium, respectivamente. Opinión 79.  (Inglés)  // Revista internacional de microbiología sistemática y evolutiva. - 2005. - vol. 55, núm. punto 1 - Pág. 517-518. -doi : 10.1099 / ijs.0.63548-0 . —PMID 15653928 .
• Cavalier-Smith T. El origen neomurano de las arqueobacterias, la raíz negibacteriana del árbol universal y la megaclasificación bacteriana.  (inglés)  // Revista internacional de microbiología sistemática y evolutiva. - 2002. - vol. 52, núm. punto 1 - Pág. 7-76. -doi :/ 00207713-52-1-7 . —PMID 11837318 .