Thermus aquaticus

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Thermus aquaticus
Thermus aquaticus.JPG
Біологічна класифікація
Домен: Бактерії (Bacteria)
Тип: Deinococcus-Thermus
Клас: Deinococci
Ряд: Thermales
Рід: Thermus
Вид: T. aquaticus
Біноміальна назва
Thermus aquaticus
Brock & Freeze, 1969
Посилання
US-NLM-NCBI-Logo.svg NCBI: 271
Wikispecies-logo.svg Віківиди: Thermus aquaticus

Thermus aquaticus — вид грам-негативних бактерій, відомий своєю здатністю витримувати високі температури. Thermus aquaticus є одним з кількох термофілів в групі Deinococcus-Thermus. Завдяки цьому з нього була виділена теплостійка ДНК-полімераза Taq, що зараз широко використовується для проведення полімеразної ланцюгової реакції і є одним з найважливіших ферментів в молекулярній біології. Ця бактерія мешкає в гарячих джерелах Єллоустонського національного парку та інших подібних регіонах, зокрема у гейзерах за температурами понад 55 °C. Бактерія була відкрита Томасом Броком (англ. Thomas Brock) і Хадсоном Фрізом (Hudson Freeze) в районі Великих Фонтанів Єлоустоунського парку.

Біологічні властивості[ред.ред. код]

Морфологія і метаболізм[ред.ред. код]

T. aquaticus — грам-негативна паличкоподібна бактерія. Не утворює капсул і спор, частина штамів рухомі та мають джгутики. На сонячному світлі продукує різноманітні пігменти[1]. Екстремально-термофільний хемоорганогетеротроф, аероб[2], розвивається при температурі вище за 55 °C (оптимальною є температура 70 °C). Мешкає в гарячих джерелах, гейзерах[3], два штами було виділено з гарячої водопровідної води[4].

Геном[ред.ред. код]

Геном T. aquaticus штаму HB27 представлений кільцевою хромосомою розміром 1894877 пар основ і мегаплазмідою pTT27 розміром 232605 пар основ. Відміченв велика схожість геномк T. aquaticus з геномом мезофільного організму Deinococcus radiodurans[5]. Продовжується секвенування і аналіз геному T. aquaticus штаму Y51MC23, розмір хромосоми якого становить 2340768 пар основ, хромосома містить 2570 генів, з яких 2520 кодують білки, вміст ГЦ становить 68 %[6]. T, aquaticus штаму NTU103 має плазміду pTA103 розміром 1965 пар основ, яка реплікується за принципом «кільця, що котиться»[7]. T. aquaticus вражається бактеріофагом IN93, геном якого представлений дволанцюжковою кільцевою молекулою ДНК розміром 19603 пар основ[8].

Термостабільні ферменти[ред.ред. код]

T. aquaticus є екстремально-термофільною бактерією, тому її ферменти термостабільні й не інактівіруются при підвищених температурах. Деякі ферменти T. aquaticus (рестриктаза Taq1 і особливо полімераза Taq) активно використовуються як інструменти для молекулярно-біологічних та генетичних досліджень[9].

Альдолази[ред.ред. код]

Спочатку не було зрозумілим, як T. aquaticus може виживати в екстремальних температурних умовах, тому необхідно було детально вивчити ферменти T. aquaticus, зокрема як вони уникають денатурації за стіль високими температурами. Одними з перших досліджених ферментів T. aquaticus були альдолази[10].

РНК-полімераза[ред.ред. код]

Першою полімеразою, виділеною з T. aquaticus, була РНК-полімераза (транскриптаза), вперше отримана в 1974 році[11]. Пізніше були проведені кристалографічні дослідження даного фермента[12], а потім з нього була створена рекомбінантна РНК-полімераза, призначена для молекулярно-біологічних досліджень транскрипції[13].

Taq1-рестриктаза[ред.ред. код]

Рестріктаза Taq1 (Taq1-рестриктаза) була одним з перших ферментів T. aquaticus, що використовувався для молекулярно-біологічних дсліджень[14]. Її ділянка рестрикції — TCGA.

Taq полімераза[ред.ред. код]

Докладніше: Полімераза Taq


Полімераза Taq була вперше виділена в 1976 році[15]. Перевагами цієї полімерази для біотехнології у порівнянні з полімеразами інших організмів є здатність працювати при підвищених температурах (оптимум 72-80 °C) і можливість отримувати цю полімеразу в чистому вигляді. У 1986 році Карі Мулліс (англ. Kary Mullis) вирішив використовувати полімеразу Taq для розробленої їм в 1983 році полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) з огляду на те, що ця полімераза витримувала високу (94—96 °C) температуру, необхідну для денатурації ДНК, через що не було необхідності вносити нову порцію дорогої ДНК-полімерази після кожного циклу ампліфікації. Пініше ген полімерази Taq був клонований і модифікований з метою отримати високоефективний комерційний продукт[16]. Ця полімераза гомологічна ДНК-полімеразі I (pol I) Escherichia coli[17].

Полімераза Taq також обмежено використовується в секвенуванні ДНК[18], але зважаючи на велику кількість пимилок[19] (через відсутність 3'-5' екзонуклеазної активності) у секвенуванні й при точному аналізі частіше використовується полімераза Pfu з архєї Pyrococcus furiosus[20] (хоча полімераза AmpliTaqR має перевагу перед Pfu полімеразою через більш високу процесивність[21]).

Посилання[ред.ред. код]

  1. Brock T. D.,Mercedes R. E. (1970). «Fine Structure of Thermus aquaticus, an Extreme Thermophile». Journal of Bacteriology 104. с. 509—517. PMID 5473907. 
  2. Clinton A. Kennedy. «The Microbiology of Thermus aquaticus Isolated from Vulcan Hot Springs, Cascade, Idaho». Архів оригіналу за 2013-06-26. 
  3. Brock T.D., Freeze H. (1969). «Thermus aquaticus gen. n. and sp. n. а non-sporulating extreme thermophile». Journal of Bacteriology 98. с. 289—297. 
  4. Pask-Hughes R, Williams RA (1975). «Extremely thermophilic gram-negative bacteria from hot tap water». J Gen Microbiol. 88 (2). с. 321–8. PMID 1097586. 
  5. Henne A, Brüggemann H, Raasch C, Wiezer A, Hartsch T, Liesegang H, Johann A, Lienard T, Gohl O, Martinez-Arias R, Jacobi C, Starkuviene V, Schlenczeck S, Dencker S, Huber R, Klenk HP, Kramer W, Merkl R, Gottschalk G, Fritz HJ. «The genome sequence of the extreme thermophile Thermus thermophilus». Nat Biotechnol. 22 (5). с. 547–53. PMID 15064768.  Проігноровано невідомий параметр |yea= (довідка)
  6. Thermus aquaticus Y51MC23, unfinished sequence, whole genome shotgun sequencing project NCBI
  7. Chu SF, Shu HY, Lin LC, Chen MY, Tsay SS, Lin GH (2006). «Characterization of a rolling-circle replication plasmid from Thermus aquaticus NTU103». Plasmid. 56 (1). с. 46–52. PMID 16675012. 
  8. Thermus phage IN93, complete genome NCBI
  9. http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/genetics/biotech/enzymes/hotpolys.html
  10. Freeze H., Brock T.D. Thermostable Aldolase from Thermus aquaticus//J. Bact. 1970, vol. 101(2) pp. 541—550
  11. Air G.M., Harris J.I. DNA-Dependent RNA Polymerase From the Thermophilic Bacterium Thermus aquaticus // FEBS Letters 1974, vol. 38(3) pp. 277—281
  12. http://www.aps.anl.gov/Science/Reports/1999/darsts2.pdf
  13. http://jb.asm.org/cgi/content/abstract/183/1/71
  14. Sato S. A single cleavage of Simian virus 40 (SV40) DNA by а site specific endonuclease from Thermus aquaticus, Taq I // J. Biochem (Tokyo), 1978 83 (2) Р. 633
  15. http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=8432
  16. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8324500
  17. http://www.nature.com/nature/journal/v376/n6541/abs/376612a0.html
  18. http://www.pnas.org/content/85/24/9436.abstract
  19. http://findarticles.com/p/articles/mi_qa3874/is_200001/ai_n8886522
  20. http://web.archive.org/web/20071020001733/http://www.sciam.ru/2006/5/Sciencerf.shtml
  21. http://molbiol.ru/protocol/09_07.html


Бактерія Це незавершена стаття з бактеріології.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.