Sulfolobus metallicus
A Sulfolobus metallicus a Sulfolobus nem egy termofil és gömb alakú faja. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek. Obligát kemolitoautotróf, az energiát például kén oxidációjával szerzi. Típustörzse Kra 23 (DSM 6482). Felhasználási lehetőségei azon a képességén alapulnak, hogy savas és forró környezetekben fém tápközegen növekedni tud.

Taxonómia
A  "metallicus" név latin jelentése "a bányász". A Sulfolobus sp. strain 7r sp. nov. közeli rokona a Sulfolobus metallicusnak hasonló filogenetikai tulajdonságokkal. Mindkettő termoacidofil természetű.

Története
Először 1991-ben Gertrud Huber és Karl O. Stetter izolálta szolfatára mezőkről Izlandon. Az összegyűjtött mintákat fémmel kiegészített tápközegen növesztették savas feltételek alatt, optimális hőmérsékletnél ami 65⁰C volt. Miután kimutatták hogy képes kén vegyületeket oxidálni a kutatók megvizsgálták a potenciális oxidáló képességét a kén kibocsátás csökkentéséhez.

Anyagcsere
Obligát aerob kemolitotróf, mert kéntartalmú ásványokat oxidál például piritet, kalkopiritet, elemi ként és szfaleritet kénsavvá. Képes Vas(II) is oxidálni.

Van egy egyedülálló II típusú NADH dehidrogenáza vas-kén klaszterek nélkül amik kovalensen kapcsolódnak egy flavin molekulához.

Genetika
GC-tartalma körülbelül 38 mol%.

Fehérje gének

Bár a teljes genomját nem szekvenálták a kódoló szekvenciáit néhány génnek szekvenáltákː

Karboxiláz gének
Találtak biotin-karboxilázt, karboxil-transzferázt és a biotin-karboxil-szállító-proteint kódoló géneket. Az aminosav maradvány szekvenciáit annak a három fehérjének amik ezen gének által vannak kódolva szintén szekvenálták mikroszekvenálás használatával. Biotin-karboxiláz, a karboxil- transzferáz és a biotin karboxil-szállító fehérje valószínűleg egy fehérje komplex ami segít megkötni a szén-dioxidot az autotrófiához.

fox gének
Az S. metallicus felszabályozó gének amik segítik a növekedését magasabb kén és vas koncentrációjú környezetekben. Van egy génklasztere a Fox gének amik a membrán fehérjéket kódolják amik hasonlítanak a citokróm c-oxidázra. A gén ami a kén oxigenáz-reduktázt kódolja kifejeződik amikor az archaea kén tápközegen növekszik. A cDNS-t a fox géneknek amik ismertek más kén oxidáló sejtekben a fox gének jelenlétének tesztelésére használják a Sulfolobus metallicusban.

Törzsfejlődés
Egy 16S rRNS analízist végeztek a Sulfolobales tagjain egy filogenetikai fát készítve. A legközelebbi tag a Sulfolobus LM törzs amivel a 16S rRNS kódoló genom 98,2%-án osztozik. A Sulfolobalesből legkevésbé a Sulfolobus hakonensishez kapcsolódik 15,7% különbség van a 16S rRNS kódoló génjeikben. Az S. metallicus 87,7%-ban hasonlít a S. hakonensisre, 87,6%-ban hasonlít a A. brierleyire, 87,4% hasonlít a M. sedulara, 87,5% hasonlít a M. prunaera, 88,5% hasonlít a A. ambivalens és 88,8% hasonlít a A. infernus.

Élettan
Gömb alakú. Sejtborítása tartalmaz egy S-réteget, és izoprenil-éter lipideket. A lipidek védik a savas környezettől amiben él miközben fenntartja a stabilitását magas hőmérsékletnél.

Magas szintű polifoszfátja van.

Felhasználása

Biológiai lúgozás
Egy kulcsszervezete a réz, kobalt, nikkel és arany biológiai lúgozásának. A biológiai lúgozási technikákat lehet használni hogy fém-szulfidokat válasszanak szét ionos fémekké amiket össze lehet gyűjteni, és hidrogén-szulfiddá. A folyamat savas protonokat és oxidált vasat (Fe3 +) követel meg. A Sulfolobus metallicus egy acidofil nem csak ellenáll a savas feltételeknek amik szükségesek biológiai lúgozáshoz, de termel kénsavat amit képes használni a biológiai lúgozási folyamatban és fenntartja a szükséges szintjét az oxidált vasnak az anyagcseréjén keresztül. A biológiai lúgozást hőmérsékleten elősegítő termofilek mint a Sulfolobus metallicus kimutatták hogy hatékonyabbak mint a mezofilekkel történő biológiai lúgozás.

Kén oxidációja
Potenciálisan használható hogy felszámoljon redukált kénvegyületeket, mint például H2S közel a városi területekhez  amik zavaró szagokat okoznak. Számos iparágnak H2S gáz kibocsátása van, ami jelen van számos környezeti problémában valamint egy büdös szagban. Kimutatták hogy képes oxidálni ezeket a vegyületeket és potenciálisan megszabadít sok ilyen kibocsátástól. Számos az ezen ipari kibocsátások közül magas hőmérsékleten és alacsony koncentrációban fordul elő. Van egy előnye más mikrobákhoz képest a kén oxidációjának feladatában a tény hogy egy termofil, így tudják a redukált kén kezelésére használni ipari hőmérsékleten, aminek más kén oxidálók nem tudnak ellenállni.

Archeális foszfolipidek
Használ tömegesen termelt archeális foszfolipideket. Ezeknek a lipideknek sokat ígérő alkalmazásaik vannak a  gyógyszeradagolásban liposzómákként működve, vagy lehet kenőanyagokként használni őket de költséges lehet szintetizálni. Potenciálisan használható hogy egy olcsóbb módját adja ezen lipidek szintetizálásának. Ha a Sulfolobus metallicus használható mint egy biológiai lúgozó ipari mértékben, a volumene több tonna per napra nőhet. A kutatók képesek centrifugálni az oldatot és elkülöníteni a lipidet a fém kitermelés gátolása nélkül.

Cink kötő domének
Képes szintetizálni két izoformáját a ferredoxinnak: FdA és FdB. A harmadlagos szerkezete a ferredoxinnak tipikusan cink ionokkal történő elektrosztatikus kölcsönhatásokkal stabilizált. Az S. metallicusban a FdA kötődik a cink ionhoz, de az FDB nem. Ezért az S. metallicus jó modellként szolgál annak a tanulmányozásához hogy hogyan hat a cinkkötés a fehérjék stabilitására mint a ferredoxin.

Növekedés és a tolerancia
50 °C és 75 °C között nő (ami azt jelenti hogy egy hipertermofil archaea), savas környezetben 1.0 és 4.5. pH között. 0-3% NaCl között nő.

Polifoszfát
Képes elviselni akár 200 mM réz-szulfátot. Modellszervezetként használták a fém transzport mechanizmusának tanulmányozásához használva polifoszfátot mert ennek az archeának nagyobb kapacitása van a polifoszfát felhalmozásához mint más Sulfolobusnak. Javasolták hogy a polifoszfátok magas szintű felhalmozódása hozzájárul ezen réz ionok toleranciájának mechanizmusához. A kutatók ezeket az archeákat egy fokozott koncentrációjú fémbe helyezték, és azt találták hogy az exopolifoszfatáz aktivitás növekedett mivel a polifoszfát szint csökkent. Ez azt sugallja hogy a Sulfolobus képes elviselni a fémeket egy polifoszfát mechanizmuson keresztül.

Források

Archeák
A Sulfolobus metallicus a Sulfolobus nem egy termofil és gömb alakú faja . Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű , sejtmag nélküli prokarióta szervezetek . Obligát kemolitoautotróf , az energiát például kén oxidációjával szerzi . Típustörzse Kra( DSM Felhasználási lehetőségei azon a képességén alapulnak , hogy savas és forró környezetekben fém tápközegen növekedni tud . Taxonómia A " metallicus " név latin jelentése " a bányász " . A Sulfolobus sp. strain sp. nov. közeli rokona a Sulfolobus metallicusnak hasonló filogenetikai tulajdonságokkal . Mindkettő termoacidofil természetű . Története Előszörben Gertrud Huber és Karl O. Stetter izolálta szolfatára mezőkről Izlandon . Az összegyűjtött mintákat fémmel kiegészített tápközegen növesztették savas feltételek alatt , optimális hőmérsékletnél amiC volt . Miután kimutatták hogy képes kén vegyületeket oxidálni a kutatók megvizsgálták a potenciális oxidáló képességét a kén kibocsátás csökkentéséhez . Anyagcsere Obligát aerob kemolitotróf , mert kéntartalmú ásványokat oxidál például piritet , kalkopiritet , elemi ként és szfaleritet kénsavvá . Képes Vas( II ) is oxidálni . Van egy egyedülálló II típusú NADH dehidrogenáza vas-kén klaszterek nélkül amik kovalensen kapcsolódnak egy flavin molekulához . Genetika GC-tartalma körülbelülmol % . Fehérje gének Bár a teljes genomját nem szekvenálták a kódoló szekvenciáit néhány génnek szekvenáltákː Karboxiláz gének Találtak biotin-karboxilázt , karboxil-transzferázt és a biotin-karboxil-szállító-proteint kódoló géneket . Az aminosav maradvány szekvenciáit annak a három fehérjének amik ezen gének által vannak kódolva szintén szekvenálták mikroszekvenálás használatával . Biotin-karboxiláz , a karboxil- transzferáz és a biotin karboxil-szállító fehérje valószínűleg egy fehérje komplex ami segít megkötni a szén-dioxidot az autotrófiához . fox gének Az S. metallicus felszabályozó gének amik segítik a növekedését magasabb kén és vas koncentrációjú környezetekben . Van egy génklasztere a Fox gének amik a membrán fehérjéket kódolják amik hasonlítanak a citokróm c-oxidázra . A gén ami a kén oxigenáz-reduktázt kódolja kifejeződik amikor az archaea kén tápközegen növekszik . A cDNS-t a fox géneknek amik ismertek más kén oxidáló sejtekben a fox gének jelenlétének tesztelésére használják a Sulfolobus metallicusban . Törzsfejlődés Egy rRNS analízist végeztek a Sulfolobales tagjain egy filogenetikai fát készítve . A legközelebbi tag a Sulfolobus LM törzs amivel a rRNS kódoló genom2%-án osztozik . A Sulfolobalesből legkevésbé a Sulfolobus hakonensishez kapcsolódik7 % különbség van a rRNS kódoló génjeikben . Az S. metallicus7%-ban hasonlít a S. hakonensisre,6%-ban hasonlít a A. brierleyire,4 % hasonlít a M. sedulara,5 % hasonlít a M. prunaera,5 % hasonlít a A. ambivalens és8 % hasonlít a A. infernus . Élettan Gömb alakú . Sejtborítása tartalmaz egy S-réteget , és izoprenil-éter lipideket . A lipidek védik a savas környezettől amiben él miközben fenntartja a stabilitását magas hőmérsékletnél . Magas szintű polifoszfátja van . Felhasználása Biológiai lúgozás Egy kulcsszervezete a réz , kobalt , nikkel és arany biológiai lúgozásának . A biológiai lúgozási technikákat lehet használni hogy fém-szulfidokat válasszanak szét ionos fémekké amiket össze lehet gyűjteni , és hidrogén-szulfiddá . A folyamat savas protonokat és oxidált vasat ( Fe3 + ) követel meg . A Sulfolobus metallicus egy acidofil nem csak ellenáll a savas feltételeknek amik szükségesek biológiai lúgozáshoz , de termel kénsavat amit képes használni a biológiai lúgozási folyamatban és fenntartja a szükséges szintjét az oxidált vasnak az anyagcseréjén keresztül . A biológiai lúgozást hőmérsékleten elősegítő termofilek mint a Sulfolobus metallicus kimutatták hogy hatékonyabbak mint a mezofilekkel történő biológiai lúgozás . Kén oxidációja Potenciálisan használható hogy felszámoljon redukált kénvegyületeket , mint például H2S közel a városi területekhez amik zavaró szagokat okoznak . Számos iparágnak H2S gáz kibocsátása van , ami jelen van számos környezeti problémában valamint egy büdös szagban . Kimutatták hogy képes oxidálni ezeket a vegyületeket és potenciálisan megszabadít sok ilyen kibocsátástól . Számos az ezen ipari kibocsátások közül magas hőmérsékleten és alacsony koncentrációban fordul elő . Van egy előnye más mikrobákhoz képest a kén oxidációjának feladatában a tény hogy egy termofil , így tudják a redukált kén kezelésére használni ipari hőmérsékleten , aminek más kén oxidálók nem tudnak ellenállni . Archeális foszfolipidek Használ tömegesen termelt archeális foszfolipideket . Ezeknek a lipideknek sokat ígérő alkalmazásaik vannak a gyógyszeradagolásban liposzómákként működve , vagy lehet kenőanyagokként használni őket de költséges lehet szintetizálni . Potenciálisan használható hogy egy olcsóbb módját adja ezen lipidek szintetizálásának . Ha a Sulfolobus metallicus használható mint egy biológiai lúgozó ipari mértékben , a volumene több tonna per napra nőhet . A kutatók képesek centrifugálni az oldatot és elkülöníteni a lipidet a fém kitermelés gátolása nélkül . Cink kötő domének Képes szintetizálni két izoformáját a ferredoxinnak : FdA és FdB . A harmadlagos szerkezete a ferredoxinnak tipikusan cink ionokkal történő elektrosztatikus kölcsönhatásokkal stabilizált . Az S. metallicusban a FdA kötődik a cink ionhoz , de az FDB nem . Ezért az S. metallicus jó modellként szolgál annak a tanulmányozásához hogy hogyan hat a cinkkötés a fehérjék stabilitására mint a ferredoxin . Növekedés és a tolerancia 50 °C és°C között nő ( ami azt jelenti hogy egy hipertermofil archaea ) , savas környezetben0 és5 . pH között . NaCl között nő . Polifoszfát Képes elviselni akármM réz-szulfátot . Modellszervezetként használták a fém transzport mechanizmusának tanulmányozásához használva polifoszfátot mert ennek az archeának nagyobb kapacitása van a polifoszfát felhalmozásához mint más Sulfolobusnak . Javasolták hogy a polifoszfátok magas szintű felhalmozódása hozzájárul ezen réz ionok toleranciájának mechanizmusához . A kutatók ezeket az archeákat egy fokozott koncentrációjú fémbe helyezték , és azt találták hogy az exopolifoszfatáz aktivitás növekedett mivel a polifoszfát szint csökkent . Ez azt sugallja hogy a Sulfolobus képes elviselni a fémeket egy polifoszfát mechanizmuson keresztül . Források Archeák