Saccharolobus solfataricus
Saccharolobus solfataricus, dříve označovaný jako Sulfolobus solfataricus, je hypertermoacidofilním mikroorganismem z domény archea.[1] V roce 2018 byl tento mikroorganismus reklasifikován z rodu Sulfolobus do nově vytvořeného rodu Saccharolobus, od této doby tedy nese nové označení Saccharolobus solfataricus.[2]
 Saccharolobus solfataricus | |
|---|---|
 | |
| Vědecká klasifikace | |
| Doména | Archae |
| Kmen | Crenarchaeota |
| Třída | Thermoprotei |
| Řád | Sulfolobales |
| Čeleď | Sulfolobaceae |
| Rod | Saccharolobus |
| Druh | Saccharolobus solfataricus |
| Binomické jméno | |
| Sulfolobus solfataricus | |
| Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Poprvé byl tento archeon objeven a izolován v roce 1980 dvěma německými vědci Karlem Setterem a Wolframem Zilligem u vulkánu Solfatara v Itálii, po kterém tento mikroorganismus také nese svůj název.[3]
Výskyt
editovatTento hypertermofilní mikroorganismus se vyskytuje ve vulkanicky a geotermálně vyhřívaných prostředích, jako jsou solfatarická pole a horké prameny po celém světě.[1][4] Tento druh optimálně roste v prostředí s teplotami v rozmezí 80–85 °C a pH 2–4.[1][4] Právě díky výskytu v prostředí s vysokými teplotami a nízkým pH je Sulfolobus solfataricus označován jako hypertermoacidofil.
Metabolismus
editovatZástupci rodu Sulfolobus jsou obecně schopni oxidovat síru za tvorby sulfátu. S. solfataricus je striktně aerobním mikroorganismem, který je schopen heterotrofního i autotrofního růstu.[5]
Během chemoorganotrofního růstu využívá širokou škálu organických látek jako jsou sacharidy, alkoholy, aldehydy, aminokyseliny a aromatické sloučeniny jako fenol. Pro oxidaci glukózy využívá modifikovanou Entner-Doudorffovu dráhu s následným zpracováním vzniklého pyruvátu v citrátovém cyklu.[5] Terminálním akceptorem elektronů je molekulární kyslík.[6][7]
Tento archeon je schopen také chemolitotrofního růstu využíváním elementární síry a sulfanu, které slouží je elektron-donorové pro fixaci oxidu uhličitého.[5][7]
Potenciál v biotechnologické aplikaci
editovatEnzymy Sulfolobus spp. jsou pro biotechnologické aplikace zajímavé nejen pro svou katalytickou diversitu, ale také pro svou pH a teplotní stabilitu a zvýšenou odolnost vůči organickým rozpouštědlům a proteolýze. Vlivem svých extremofilních vlastností je S. solfataricus zajímavým potenciálním zdrojem termostabilních enzymů, které by mohly najít biotechnologickou aplikaci v čisticích prostředcích, potravinářském, textilním a papírenském průmyslu. Svou aplikaci by mohly též nalézt v diagnostice a vědeckém výzkumu.[4]
Esterasy
editovatVelký potenciál pro průmyslové využití má serinová arylesterasa z S. solfataricus P1. Vedle její široké arylesterasové aktivity byla u této esterasy objevena také paraoxonasová aktivita k organofosfátům. Tento enzym se vyznačuje teplotním optimem 94 °C, biologickým poločasem enzymu (dobou, za kterou aktivita enzymu klesla na polovinu) zhruba 50 h při 90 °C a vysokou odolností vůči detergentům a organickým rozpouštědlům.[8]
Proteasy
editovatPotenciálně průmyslově využitelné stabilní proteasy Sulfolobus spp. byly již předmětem několika studií. V jedné z těchto studií byla popsána chaperonin-asociovaná aminopeptidasa z S. solfataricus MT4.[9] Imobilizací karboxypeptidasy z S. solfataricus MT4 bylo docíleno zvýšené stability tohoto enzymu a vyššího výtěžku reakce zprostředkované tímto enzymem.[10][4]
Chaperoniny
editovatBěhem studie byl využit malý heat shock protein (S.so-HSP20) z S. solfataricus P2 pro zvýšení tolerance buněk bakterie E. coli k teplotním šokům (50 °C; 4 °C)[11].
Sulfolobiciny
editovatS. solfataricus P1 a P2 jsou jedni ze známých zástupců rodu Sulfolobus, kteří produkují sulfolobiciny.[12] Tyto proteiny, které figurují jako specifické růstové inhibitory cílící na úzce příbuzné druhy, jsou antimikrobiální biomolekuly odolné vůči vysokým teplotám (78 °C), působení SDS, trypsinu, širokému rozsahu pH 3–10,7 a dlouhodobému skladování.[13][4]
Liposomy
editovatExtrémně termofilní mikroorganismy z domény archea mají k dispozici jedinečný typ buněčné membrány obsahující tetraetherové lipidy. Archealní lipidy vykazují dobrou teplotní a pH stabilitu, celkově vytvářejí stabilní membrány s dobrou nepropustností, tedy schopností udržet obsah, který obklopují, ve svém nitru. Jsou tedy slibným zdrojem pro tvorbu liposomů, které by mohly sloužit jako nosiče pro transport léků, vakcín a genů.[14][4]
Reference
editovat- ↑ a b c KIM, Seonghun; LEE, Sun Bok. Identification and characterization of Sulfolobus solfataricus D-gluconate dehydratase: a key enzyme in the non-phosphorylated Entner-Doudoroff pathway. The Biochemical Journal. 2005-04-01, roč. 387, čís. 1, s. 271–280. PMID: 15509194 PMCID: PMC1134955. Dostupné online [cit. 2022-12-28]. ISSN 1470-8728. DOI 10.1042/BJ20041053. PMID 15509194.
- ↑ SAKAI, Hiroyuki D.; KUROSAWA, Norio. Saccharolobus caldissimus gen. nov., sp. nov., a facultatively anaerobic iron-reducing hyperthermophilic archaeon isolated from an acidic terrestrial hot spring, and reclassification of Sulfolobus solfataricus as Saccharolobus solfataricus comb. nov. and Sulfolobus shibatae as Saccharolobus shibatae comb. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2018-04-01, roč. 68, čís. 4, s. 1271–1278. PMID: 29485400. Dostupné online [cit. 2022-12-28]. ISSN 1466-5034. DOI 10.1099/ijsem.0.002665. PMID 29485400.
- ↑ Where was Sulfolobus solfataricus first found? [online]. 2019-01-15 [cit. 2022-12-28]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ a b c d e f QUEHENBERGER, Julian; SHEN, Lu; ALBERS, Sonja-Verena. Sulfolobus - A Potential Key Organism in Future Biotechnology. Frontiers in Microbiology. 2017, roč. 8, s. 2474. PMID: 29312184 PMCID: PMC5733018. Dostupné online [cit. 2022-12-28]. ISSN 1664-302X. DOI 10.3389/fmicb.2017.02474. PMID 29312184.
- ↑ a b c ULAS, Thomas; RIEMER, S. Alexander; ZAPARTY, Melanie. Genome-scale reconstruction and analysis of the metabolic network in the hyperthermophilic archaeon Sulfolobus solfataricus. PloS One. 2012, roč. 7, čís. 8, s. e43401. PMID: 22952675 PMCID: PMC3432047. Dostupné online [cit. 2022-12-28]. ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0043401. PMID 22952675.
- ↑ SIMON, Gwénola; WALTHER, Jasper; ZABETI, Nathalie. Effect of O2 concentrations on Sulfolobus solfataricus P2. FEMS microbiology letters. 2009-10-01, roč. 299, čís. 2, s. 255–260. PMID: 19735462. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. ISSN 1574-6968. DOI 10.1111/j.1574-6968.2009.01759.x. PMID 19735462.
- ↑ a b Sulfolobus solfataricus [online]. [cit. 2022-01-10]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ CHOI, Yun-Ho; PARK, Young-Jun; YOON, Sung-Jin. Purification and characterization of a new inducible thermostable extracellular lipolytic enzyme from the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus solfataricus P1. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2016-02-01, roč. 124, s. 11–19. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. DOI 10.1016/j.molcatb.2015.11.023. (anglicky)
- ↑ CONDÒ, I.; RUGGERO, D.; REINHARDT, R. A novel aminopeptidase associated with the 60 kDa chaperonin in the thermophilic archaeon Sulfolobus solfataricus. Molecular Microbiology. 2002-05-01, roč. 29, čís. 3, s. 775–785. PMID: 9723917. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. ISSN 0950-382X. DOI 10.1046/j.1365-2958.1998.00971.x. PMID 9723917.
- ↑ SOMMARUGA, Silvia; GALBIATI, Elisabetta; PEÑARANDA-AVILA, Jesus. Immobilization of carboxypeptidase from Sulfolobus solfataricus on magnetic nanoparticles improves enzyme stability and functionality in organic media. BMC biotechnology. 2014-09-05, roč. 14, s. 82. PMID: 25193105 PMCID: PMC4177664. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. ISSN 1472-6750. DOI 10.1186/1472-6750-14-82. PMID 25193105.
- ↑ LI, Dong-Chol; YANG, Fan; LU, Bo. Thermotolerance and molecular chaperone function of the small heat shock protein HSP20 from hyperthermophilic archaeon, Sulfolobus solfataricus P2. Cell Stress and Chaperones. 2011-08-20, roč. 17, čís. 1, s. 103–108. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. ISSN 1355-8145. DOI 10.1007/s12192-011-0289-z. PMID 21853411. (anglicky)
- ↑ ELLEN, Albert F.; ROHULYA, Olha V.; FUSETTI, Fabrizia. The sulfolobicin genes of Sulfolobus acidocaldarius encode novel antimicrobial proteins. Journal of Bacteriology. 2011-09-01, roč. 193, čís. 17, s. 4380–4387. PMID: 21725003 PMCID: PMC3165506. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. ISSN 1098-5530. DOI 10.1128/JB.05028-11. PMID 21725003.
- ↑ BESSE, Alison; PEDUZZI, Jean; REBUFFAT, Sylvie. Antimicrobial peptides and proteins in the face of extremes: Lessons from archaeocins. Biochimie. 2015-11-01, roč. 118, s. 344–355. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. ISSN 0300-9084. DOI 10.1016/j.biochi.2015.06.004. (anglicky)
- ↑ PATEL, Girishchandra B.; SPROTT, G. Dennis. Archaeobacterial Ether Lipid Liposomes (Archaeosomes) as Novel Vaccine and Drug Delivery Systems. Critical Reviews in Biotechnology. 1999-01-01, roč. 19, čís. 4, s. 317–357. Dostupné online [cit. 2022-12-29]. ISSN 0738-8551. DOI 10.1080/0738-859991229170. (anglicky)