Thermococcus
A Thermococcus a Thermococcaceae családba tartozó extrém extremofil Archaea nem. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek. 
A nem tagjai mind archeák, és termofil-hipertermofil karakterisztikájúak. Tipikusan szabálytalan gömb alakúak, és 0,6-2,0 μm átmérőjűek. Néhány faja nem mozgékony, néhány pedig ostor használatával mozog, amely a mozgásuk fő forrása. Ezek az ostorok tipikusan a szervezet egy specifikus pólusán vannak. Ezt a mozgást már látták szobahőmérsékleten vagy magas hőmérsékleten, az adott organizmustól függően. Néhány faja csoportosulhat és fehéresszürke plakkokat alkothat. Az összes faja 70-<100 °C között él, vagy fekete füstölő (hidrotermális kürtő) jelenlétében, vagy édesvízi források jelenlétében, 1-3% NaCl-koncentráció mellett. A nem tagjai obligát anaerobak, 5,6-7,9 pH között növekednek. A nem tagjait megtalálták sok hidrotermális kürtő rendszerénél a világon, többek között a Japán-tengernél, és Kalifornia partjainál. Meglepő módon a só (NaCl) nem kötelező szubsztrátjuk, mint az egyik vizsgálat kimutatta a Thermococcus fajok élnek friss melegvíz-rendszerekben Új-Zélandon, azonban a növekedésükhöz szükséges az alacsony lítiumion-koncentráció. A nem tagjai heterotrófként, kemotrófként és organotróf szulfanogénként vannak leírva, elemi kén- és szénforrások (beleértve az aminosavakat, a szénhidrátokat és a szerves savakat, például a piruvátot) használatával.

Anyagcsere
A glikolízisnek egy a prokariótáktól és az eukariótáktól eltérő formáját fejlesztette ki. Egy példa egy anyagcsereutaikra a peptidanyagcseréjük, ami három lépésben megy végbe: első lépésben a peptidek hidrolízis útján aminosavakra bomlanak peptidázok által katalizálva, második lépésben az aminosavak amino-transzferázok által katalizálva ketosavakká alakulnak át, végül szén-dioxid szabadul fel oxidatív dekarboxilezéssel vagy a ketosavakból négy különböző enzim koenzim-a-származékokat állít elő, amelyeket más fontos anyagcsereutakon használnak. A nem tagjainak van RUBISZKO (ribulóz-1,5-bifoszfát-karboxiláz/oxigenáz) enzimjük,  ami a Thermococcus kodakarensisben a nukleinsav-anyagcserében részt vevő enzimekből keletkezik. Néhány tápanyag korlátozza sejtjeik növekedését. A sejtnövekedést a tápanyagok közül leginkább a fajok szén- és nitrogénforrása befolyásolja. Mivel nem metabolizálják az összes szükséges aminosavat, néhányat tartalmaznia kell a környezetüknek, amelyben ezek a szervezetek élnek. Néhány ilyen szükséges aminosav a leucin, izoleucin és valin (az elágazó láncú aminosavak). Az említett aminosavak metabolizálása során acetil-CoA vagy szukcinil-CoA termelődik, amelyek fontos prekurzorokként felhasználhatók más esszenciális anyagcsereutakon, a celluláris növekedési és légzési anyagcsereutakon. A mai technológiával viszonylag könnyen tenyészthetőek a laborokban, emiatt az extremofilek fiziológiai és molekuláris útvonalainak tanulmányozásának modellszervezetei. A Thermococcus kodakarensis egy példája egy Thermococcus modellszervezetnek, ami egy olyan mikroorganizmus, aminek a teljes genomját megvizsgálták és replikálták.

Ökológia
A nem fajai bárhol nőnek 60-80 °C között, nagy ökológiai előnyük, hogy az első élőlényekként kolonizálják az új hidrotermális környezeteket. Néhány fajuk termel CO2-t, H2-t és H2S-t az anyagcseréjük és a légzésük során. Miután ezeket a molekulákat kibocsájtják, egyéb autotróf fajok felhasználják azokat, segítve a hidrotermális mikrobiális közösségek sokszínűségét. A kultúra ilyen típusú folyamatos gazdagítása kritikus szerepet játszik a mélytengeri hidrotermális források ökológiájában, ami arra utal, hogy a Thermococcus kölcsönhatásban van más élőlényekkel az anyagcseretermékek cseréjén keresztül, ami támogatja az autotrófok növekedését. A nem tagjai H2-t bocsátanak ki hidrogenázok (beleértve a CO-függő hidrogenázokat) használatával, emiatt a víz-gáz eltolási reakció potenciális biokatalizátorai.

Transzportációs mechanizmusok
A nem tagjai képesek membránvezikulumokat (MV) termelni ami a legkülső sejtmembránt képzi, amely képes rögzíteni és szerezni plazmidokat a szomszédos archaea fajoktól a DNS-transzfer érdekében, a saját vagy a környező fajoktól. Az MV-k a sejtekből klaszterekben választódnak ki, nanogömböket vagy nanocsöveket alkotva, megőrizve a belső membránok folyamatosságát.

Egy tanulmány kimutatta, hogy a Thermococcus fajok számos MV-t termelnek szállítva a DNS-t, a metabolitokat, és néhány faj még toxinokat is, azonfelül az MV-k védik a tartalmukat a termodegradáció ellen, a makromolekulákat védett környezetbe szállítják. Az MV-k a vírusrésecskéket is befogják hogy megelőzzék a fertőzéseket. A makromolekulák szállítása mellett, az MV-t használják az egymással való kommunikációban is. Továbbá specifikus fajok (Thermococcus coalescens) használják az MV-t hogy indikálják az aggregációt, hogy ezek általában egysejtű mikroorganizmusok egy masszív sejté olvadjanak össze.

Beszámoltak róla hogy a Thermococcus kodakarensisneknek négy vírusszerű integrált gén elemeket tartalmazó szubtilizinszerű szerin-proteáz prekurzora van. Eddig csak két vírust izolálták a nem tagjaiban: a PAVE1 és a TPV1. Ezek a vírusok a gazdasejtben hordozó állapotban léteznek. A Thermococcus kodakarensisban alaposan tanulmányozták a DNS-replikáció és elongáció folyamatát. A DNS-molekula egy kör alakú szerkezet ami körülbelül 2 millió bázispár hosszúságú, és több mint 2000 szekvenciából áll, amik proteineket kódolnak.

Jövőbeni technológia
A Thermococcus TPA-S DNS-polimeráz enzim jóval hatékonyabb, hosszabb és gyorsabb PCR mint a Taq-polimeráz. A Tk-SP egy másik T. kodakarensis enzim, mely képes degradálni az abnormális prionfehérjéket (PrPSc – a prionok hibásan feltekeredett fehérjék amik halálos betegségeket okozhatnak minden élőlényben). A Tk-SP széles szubsztrátspecifitást mutat, és exponenciálisan degradálja a prionokat a labori környezetben. Az enzim nem igényel kalciumot vagy bármely más szubsztrátot, ezért a vizsgálatokban nagy potenciált mutat. További a Thermococcus onnurineus PSP (foszfoszerin-foszfatáz) enzimjével koordinált kiegészítő vizsgálatok végeztek, amiknek alapvető eleme a PSP-aktivitás szabályozása. Ez hasznos információ a gyógyszergyáraknak, mert az abnormális PSP-aktivitás a szerin szintjének jelentős csökkenéséhez vezet az idegrendszerben, ami neurológiai betegségeket és komplikációkat okoz. Egy tanulmány kimutatta, hogy a Thermococcus tagjai az aranybányászat hatásfokát 85-95%-kal növelhetik, a specifikus biolúgozási képességükkel.

Források

További információk

Tudományos folyóiratok

Tudományos adatbázisok

Archeák