サーマス・アクアティカス
| サーマス・アクアティカス |
|---|
|
| Phân loại |
| Tên khoa học |
| Thermus aquaticusBrock and Freeze 1969 |
サーマス・アクアティカス(Thermus aquaticus) は,グラム âm tínhKhuẩn queHảo khíNóng quáTính のVi khuẩnである[1].デイノコッカス-サーマス mônに thuộc する.Tên khoa họcはラテン ngữとラテン hóa されたギリシャ ngữで, “Trong nước に tê む, nhiệt を hảo む khuẩn” といった ý vị がある[1].
1969 nămにイエローストーン quốc lập công viênから phát thấy された[1].Tăng thực độ ấm は40-79℃で[1],Lúc ấy としては phi thường に cao かった. Đến thích tăng thực độ ấm 70-72°Cは, それまで biết られていたGeobacillus stearothermophilus( 55-60°C) よりも10°CTrở lên cao いも の であった. Hình thái は0.5-0.8μm×5-10μm の thon dài いKhuẩn queで,Tiêm maoを cầm たず, vận động tính はない[1].トリプトンやCon menBột phấn などを chủ thể とする,Trung tínhからややアルカリ tínhの bồi mà でよく tăng thực する[1].Đường loại,アミノ toan,Hữu cơ toanなどを hút thâu して hảo khí ・従 thuộc vinh dưỡng に tăng thực するHóa học hợp thành従 thuộc vinh dưỡng sinh vậtである. Phân bố vực は phi thường に quảng く, thế giới の かなり quảng phạm 囲 の nước ấm hệ から chia lìa されており, lục địa hải dương hai bên のNước ấm phun ra khổng,Suối nước nóng,Nhân công nước ấm hoàn cảnh など quảng い nước ấm hoàn cảnh に cập んでいる.
そ の cao い nóng quá tính から sản sinh するタンパク chấtの bền tính も cao く, nhiều く のEnzimLoại が thật dùng hóa されている. Đặc に,DNAポリメラーゼのTaqポリメラーゼ,Chế hạn enzimのTaqIは quảng く biết られている.
Lịch sử
[Biên tập]
1960 niên đại に suối nước nóng の sinh vật の nghiên cứu が thủy まるまでは, nóng quá tính vi khuẩn の sinh mệnh は ước 55 °C (131 °F)が giới hạn であると khảo えられてきた[2].しかしながら nghiên cứu が tiến むに liền れ, さまざまな suối nước nóng において, nhiều く の バクテリアが sinh き tàn っているだけでなく, より cao い độ ấm でも sinh sôi nẩy nở していることが phát thấy された. 1969 năm,インディアナ đại họcのトーマス・D・ブロック(Thomas D. Brock) と の ハドソンフリーズ ( Hudson Freeze ) は, tân loại のNóng quá tínhVi khuẩn を báo cáo し,サーマス・アクアティカスというDanh trước と phó けた[3].こ の vi khuẩn は,イエローストーン quốc lập công viênのローワーガイザーベイスンにあるマッシュルームスプリングから lúc ban đầu に chia lìa された[4].こ の bồn địa は, nổi danh なグレートファウンテンガイザーとホワイトドームガイザーの gian に vị trí している[4].こ の báo cáo tới nay, thế giới の cùng dạng の nhiệt sinh lợi mà で, cùng loại が phát thấy されている.
Sinh lý sinh thái
[Biên tập]T. aquaticusは, 50〜80°C ( 122〜176°F ) の độ ấm で sinh き tàn ることができ, 65〜70°C ( 149〜158°F ) で tối cao の trưởng thành tốc độ を kỳ す. Đa số の tế bào ngoại および tế bào nội プロテアーゼおよびペプチダーゼ, ならびに màng tế bào を thông qua するアミノ toan およびオリゴペプチド の chuyển vận タンパク chất を hợp thành する năng lực を cầm ち, hoàn cảnh trung からタンパク chất を hút thâu できる. こ の vi khuẩn はHóa học vinh dưỡngKhuẩn であり, đồ ăn を đến るためにHóa học hợp thànhを hành う. しかし, そ の độ ấm phạm 囲は, lý tưởng な hoàn cảnh を cùng sở hữu する quang hợp thành シアノバクテリア の độ ấm phạm 囲と nhiều ít trọng なっている. そ の ため, hắn の シアノバクテリア chờ の vi khuẩn と cùng じ hoàn cảnh で quang hợp thành を hành いエネルギーを đến ているような hoàn cảnh が thấy つかることもある.T. aquaticusは thông thường hảo khí に hô hấp を hành うが, そ の khuẩn cây の 1つであるThermus aquaticus Y51MC23は ngại khí に tăng thực することができる[5].
T. aquaticusの ゲノムは1つ の nhiễm sắc thể と4つ のプラスミドで cấu thành されており, そ の hoàn toàn なゲノム xứng liệt quyết định により, đa số の di vân tử tòa にCRISPR di vân tử が tồn tại することが minh らかになった[6].
Hình thái
[Biên tập]Thermus aquaticusは giống nhau に, 0.5-0.8μm の đường kính を cầm つ yên ống hình の tế bào を cầm る. Đoản いロッド hình dạng であれば, trường さは5-10μm trình độ である. Trường いフィラメント hình dạng の trạng thái では, trường さは đại きく dị なり, trường hợp によっては200μmを siêu える.T. aquaticusは, さまざまな bồi dưỡng hệ で số nhiều の khả năng な hình thái を kỳ す. Bổng trạng khuẩn は gắn kết する khuynh hướng がある. Số nhiều の tế bào が hợp わさり, 10-20μm trình độ の đường kính を cầm つ hình cầu の hình thành になることもあり, これは yên hình ボディ ( rotund bodies ) とも hô ばれる[7][8].これら の thể は, tế bào エンベロープや ngoại màng thành phần では cấu thành されおらず, đại わりに sửa 変されたペプチドグリカン thành tế bào から làm られている.T. aquaticusの sinh thái において, これら の chính xác な cơ năng は không rõ であるが, nhất thời に đồ ăn やヌクレオチドを trữ tàng する cơ năng を cầm つか, あるいはコロニー の phó と tổ chức hóa に dịch cắt を quả たす khả năng tính があると dư tưởng されている[9].
Enzim
[Biên tập]T. aquaticusは, dưới に thuyết minh するように,Chịu nhiệt tính enzim, đặc にTaqDNAポリメラーゼ の cung cấp nguyên として nổi danh である.
アルドラーゼ
[Biên tập]Enzimは giống nhau に không hoạt tính である. そ の ため, こ の cực đoan な nóng quá tính vi khuẩn は, ど の ようにして tăng thực することができる の か, を lý giải することが, nghiên cứu の đại きな mục đích になっていた. 1970 năm に, FreezeとBrockは,アルドラーゼEnzim の nhiệt yên ổn tính に quan する luận văn を xuất bản した[10].
RNAポリメラーゼ
[Biên tập]1974 năm にT.aquaticusから単 ly された lúc ban đầu のポリメラーゼEnzim は, 転 viết の quá trình でりようされるDNA sống nhờ vào nhau tínhRNAポリメラーゼであった[11].
TaqIChế hạn enzim
[Biên tập]T.aquaticusからHữu dụng な chế hạn エンドヌクレアーゼが chia lìa され, 1970 niên đại phần sau から1980 niên đại ngày đầu にかけて nhiều く の nghiên cứu giả がこ の hệ thống の tồn tại を biết るようになった[12].Hệ thống danh (Thermusaquaticus ) から, こ の enzim にはTaqIというTên が phó けられた.Lấy hàng, chế hạn enzim に đoản い danh trước を phó ける tế は, ソースとなる sinh vật の thuộc と loại に ngọn nguồn する mệnh danh pháp ( SalやHinなど ) を lợi dụng する thói quen が sinh まれた.
DNAポリメラーゼ ( Taq pol )
[Biên tập]DNAポリメラーゼは, 1976 năm にT.aquaticusから lúc ban đầu に単 ly された[13].こ の DNAポリメラーゼに thấy られる lớn nhất の lợi điểm は, そ の chịu nhiệt tính ( nhất thích độ ấm 72°C, 95°Cでも変 tính しない ) である. また, hắn の ソースから の DNAポリメラーゼよりも thuần 粋な hình ( hắn の enzim ô nhiễm vật chất を hàm まない ) で chia lìa できたこもと, đại きな lợi điểm であった. そ の sau,キャリー・マリスCập び hắn の nghiên cứu giả はシータス xãにおいて,ポリメラーゼ xích phản ứngを hành い đoản いDNA nhỏ nhặt を tăng phúc する kỹ thuật ( PCR ) にこ の enzim を sử dụng し, nhiệt の サイクル mỗi に đại tràng khuẩn ngọn nguồn の ポリメラーゼ enzim を thêm vào đầu nhập する の ではなく, TaqI の みでPCRを hành う kỹ thuật を xác lập した[14].Enzim はまた,クローン hóaとXứng liệt quyết địnhがなされ, より đoản い “ストッフェルフラグメント” を sinh thành するように sửa 変され, thương nghiệp buôn bán の ために đại lượng に sinh thành された[15].1989 năm,サイエンスChí は lúc ban đầu の “Molecule of the Year” として, Taqポリメラーゼを tuyển định した[16].1993 năm, Mullisは, PCR の nghiên cứu により,ノーベル hóa học thưởngを được thưởng した.
そ の hắn の enzim
[Biên tập]T. aquaticusはCao い nhất thích độ ấm を cầm つため, thông thường の enzim が thất sống するような điều kiện hạ であっても động く enzim の thăm dò を hành うことができる. こ の sinh vật から単 ly された hắn の enzim には,DNAリガーゼ,アルカリホスファターゼ,NADHオキシダーゼ,イソクエン toan デヒドロゲナーゼ,アミロマルターゼ,およびフルクトース1,6- nhị リン toan sống nhờ vào nhau tính L- axit lactic デヒドロゲナーゼ( axit lactic mất nước tố enzim )が cử げられる.
Luận chiến
[Biên tập]T. aquaticusから の enzim の thương nghiệp sử dụng には luận chiến があった. ブロック の nghiên cứu の sau, sinh vật の サンプルは, công khai リポジトリであるアメリカンタイプカルチャーコレクションに ký thác され, Cetus xã を hàm む dạng 々な nghiên cứu giả は, そこから khuẩn cây を vào tay した.Taqポリメラーゼの thương nghiệp khả năng tính は, 1990 niên đại に minh らかになっており,[17]Quốc lập công viên cụcはこれを “Kếch xù のTaq の cướp đoạt”(” GreatTaqRip-off” ) であると thuật べた[18].Hiện tại では, quốc lập công viên で động く nghiên cứu giả は, sau の ích lợi の một bộ を công viên サービスに đưa り phản す “Ích lợi cùng sở hữu” khế ước に ký tên する tất yếu がある.
Tham khảo văn hiến
[Biên tập]- Nobre, M. F., H. G. Triiper, and M. S. da Costa. 1996. Transfer ofThermus ruber(Loginova et al. 1984),Thermus silvanus(Tenreiro et al. 1995), andThermus chliarophilus(Tenreiro et al. 1995) toMeiothermusgen. nov. asMeiotheimus rubercomb. nov.,Meiothermus silvanuscomb. nov., andMeiothermus chliarophiluscomb. nov., respectively, and emendation of the genusThermus.Int. J. Syst. Bacteriol. 46604-606.
- ^abcdefBrock TD and Freeze H (1969). "Thermus aquaticus,a Nonsporulating Extreme Thermophile ". J. Bact. 98 (1): 289–97.
- ^Thomas Brock's essay "Life at High Temperatures"
- ^Brock TD; Freeze H (1969).“Thermus aquaticus,a Nonsporulating Extreme Thermophile”.J. Bacteriol.98(1): 289–97.doi:10.1128/jb.98.1.289-297.1969.PMC249935.PMID5781580.
- ^abBryan, T. Scott (2008).Geysers of Yellowstone, The(4th ed.). University Press of Colorado.ISBN978-0-87081-924-7
- ^Pierson, Beverly K.; Bauld, John; Castenholz, Richard W.; D'Amelio, Elisa; Marais, David J. Des; Farmer, Jack D.; Grotzinger, John P.; Jørgensen, Bo Barker et al. (1992-06-26), Schopf, J. William; Klein, Cornelis, eds., “Modern Mat-Building Microbial Communities: a Key to the Interpretation of Proterozoic Stromatolitic Communities”,The Proterozoic Biosphere(Cambridge University Press): 245–342,doi:10.1017/cbo9780511601064.008,ISBN978-0-521-36615-1
- ^Brumm, Phillip J.; Monsma, Scott; Keough, Brendan; Jasinovica, Svetlana; Ferguson, Erin; Schoenfeld, Thomas; Lodes, Michael; Mead, David A. (2015).“Complete Genome Sequence of Thermus aquaticus Y51MC23”.PLOS One10(10): e0138674.doi:10.1371/journal.pone.0138674.ISSN1932-6203.PMC4605624.PMID26465632.
- ^Brock TD; Freeze H (1969).“Thermus aquaticus,a Nonsporulating Extreme Thermophile”.J. Bacteriol.98(1): 289–97.doi:10.1128/jb.98.1.289-297.1969.PMC249935.PMID5781580.
- ^Brock TD; Edwards MR (1970).“Fine Structure ofThermus aquaticus,an Extreme Thermophile”.J. Bacteriol.104(1): 509–517.doi:10.1128/jb.104.1.509-517.1970.PMC248237.PMID5473907.
- ^Brumm, Phillip J.; Monsma, Scott; Keough, Brendan; Jasinovica, Svetlana; Ferguson, Erin; Schoenfeld, Thomas; Lodes, Michael; Mead, David A. (2015).“Complete Genome Sequence of Thermus aquaticus Y51MC23”.PLOS One10(10): e0138674.doi:10.1371/journal.pone.0138674.ISSN1932-6203.PMC4605624.PMID26465632.
- ^Freeze H; Brock TD (1970).“Thermostable Aldolase from Thermus aquaticus”.J. Bacteriol.101(2): 541–50.doi:10.1128/jb.101.2.541-550.1970.PMC284939.PMID4984076.
- ^Air GM; Harris JI (1974). “DNA-Dependent RNA Polymerase From the Thermophilic BacteriumThermus aquaticus”.FEBS Letters38(3): 277–281.doi:10.1016/0014-5793(74)80072-4.PMID4604362.
- ^Sato, S (February 1978). “A single cleavage of Simian virus 40 (SV40) DNA by a site specific endonuclease from Thermus aquaticus,TaqI”.J. Biochem.83(2): 633–5.doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a131952.PMID204628.
- ^Chien, A; Edgar DB; Trela JM (September 1, 1976).“Deoxyribonucleic acid polymerase from the extreme thermophile Thermus aquaticus”.J. Bacteriol.127(3): 1550–7.doi:10.1128/jb.127.3.1550-1557.1976.PMC232952.PMID8432.
- ^Saiki, RK (1988).“Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase”.Science239(4839): 487–91.Bibcode:1988Sci...239..487S.doi:10.1126/science.239.4839.487.PMID2448875.
- ^Lawyer FC; Stoffel, S; Saiki, RK; Chang, SY; Landre, PA; Abramson, RD; Gelfand, DH (1993). “High-level expression, purification, and enzymatic characterization of full-length Thermus aquaticus DNA polymerase.”.PCR Methods Appl.2(4): 275–87.doi:10.1101/gr.2.4.275.PMID8324500.
- ^Guyer RL; Koshland DE (December 1989). “The Molecule of the Year”.Science246(4937): 1543–6.doi:10.1126/science.2688087.PMID2688087.
- ^Fore J; Wiechers IR; Cook-Deegan R (2006).“The effects of business practices, licensing, and intellectual property on development and dissemination of the polymerase chain reaction: case study”.J Biomed Discov Collab1:7.doi:10.1186/1747-5333-1-7.PMC1523369.PMID16817955.— Detailed history of Cetus and the commercial aspects of PCR.
- ^Robbins J (28 November 2006).“The Search for Private Profit in the Nation's Public Parks”.The New York Times