Aquifex

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A Microbial Biorealm page on the genus Aquifex

Aquifex pyrophilus (platinum shadowed).
© K.O. Stetter & Reinhard Rachel, University of Regensburg.

Aquifex pyrophilus (freeze-etched).
© K.O. Stetter & Reinhard Rachel, University of Regensburg.

Classification

Higher order taxa:

Bacteria; Aquificae; Aquificae (class); Aquificales; Aquificaceae; Aquifex

Species:

Aquifex aeolicus, Aquifex pyrophilus, Aquifex sp.

NCBI: Taxonomy Genome

Description and Significance

Deep-branching bacteria of the genus Aquifex, such as Aquifex pyrophilus and Aquifex aeolicus, can grow at 95 degrees C; they are among the most extreme thermophilic bacteria known. A. aeolicus è stato ottenuto da R. Huber e K. O. Stetter a
le isole eoliche (a nord della Sicilia, Italia), mentre A. pyrophilus è stato ottenuto presso la cresta Kolbensey, a nord dell’Islanda..

A causa di ciò, si pensa che Aquifex sia uno dei primi batteri a divergere dagli eubatteri. I batteri ipertermofili come Aquifex sono importanti per i processi industriali e i suoi geni possono essere utilizzati in una varietà di applicazioni biotecnologiche.

Struttura del genoma

Anche se Aquifex ha la capacità di sopravvivere a temperature estreme, ci sono solo alcuni indicatori specifici di resistenza al calore evidenti nel A. aeolicusgenome. Il genoma, che ha una lunghezza di 1.551.335 bp, è densamente imballato e contiene geni che si sovrappongono ad altri. Inoltre, non sono stati trovati introni o elementi di splicing proteico.. Questo, insieme a una ridotta flessibilità metabolica, è probabilmente dovuto alla limitata dimensione del genoma; il genoma di questo organismo complesso è ony un terzo del genoma di E. coli. La ridondanza di sequenza calcolata per la A. il genoma di aeolicus è 4.83 (Deckert et al. 1998). Il confronto del genoma di Aquifex con altri organismi ha mostrato che il 16% dei suoi geni proveniva da batteri archaea. Visita TIGR per ulteriori informazioni sul genoma e la struttura cromosomica di A. aeolicus VF5.

Struttura cellulare e metabolismo

Aquifex pyrophilus (sezione ultrasottile).
© K. O. Stetter & Reinhard Rachel, Università di Ratisbona.

Aquifex sono organismi non poreformanti, gram-negativi, generalmente a forma di bastoncello. Hanno una lunghezza di circa 2,0-6,0 micrometri e un diametro di 0,4-0,5 micrometri. Come organismi autotrofi, Aquifex fissa l’anidride carbonica dall’ambiente per ottenere il carbonio di cui hanno bisogno. Sono chemolitotrofi, il che significa che traggono energia per la biosintesi da fonti chimiche inorganiche. Gli enzimi che questo organismo utilizza per la respirazione aerobica sono simili agli enzimi trovati in altri batteri aerobici (Deckert et al. 1998). A. aeolicus richiede ossigeno dall’aria come accettore di elettroni per ossidare l’idrogeno gassoso (procarioti):

2 H2 + O2 → 2 H2O

Aquifex, che significa “creatore di acqua”, ha preso il nome perché il prodotto finale di questa reazione è l’acqua. Anche così, la maggior parte Aquificales può utilizzare tiosolfato o zolfo come fonte di energia (proprio come clorobio e altri batteri zolfo verde) e produrre acido solforico e H2S invece di acqua. Sebbene la maggior parte delle Aquifcales siano strettamente aerobiche, A. pyrophilus ha dimostrato di essere in grado di crescere anaerobicamente riducendo l’azoto anziché l’ossigeno (formando un prodotto finale di N2 anziché acqua). Per ulteriori informazioni e diagrammi di noto A. aeolicus metabolic pathways, visita Systems Biology Inc.

Uno studio recente ha scoperto che i lipidi APT non-N-metilati possono essere osservati come un comune gruppo principale di fosfolipidi in Aquifex. Lo studio ha concluso che ” questa evidenza apparente per una presenza più diffusa del gruppo di testa APT tra i batteri profondamente ramificati fornisce ulteriori prove che alcuni batteri profondamente ramificati condividono caratteristiche strutturali diverse dalla presenza ben descritta di catene alchiliche legate all’etere con il dominio archaeal.”

Non-N-metilato APT lipidi osservato in Aquifex, immagine da Sturt et al (2004)

Ecologia

Come un furiosus bactertium, Aquifex aeolicus cresce in modo estremamente caldo tempuratures ad esempio in prossimità di vulcani o sorgenti di acqua calda. Crescono in modo ottimale a temperature intorno agli 85 gradi, ma possono crescere a temperature fino a 95 gradi. Ha bisogno di ossigeno per portare avanti il suo macchinario metabolico, ma può funzionare in livelli relativamente bassi di ossigeno (A. pyrophilus può crescere in livelli di ossigeno fino a 7.5 ppm). A. aeolicus can grow on hydrogen, oxygen, carbon dioxide, and mineral salts (Deckert et al. 1998). Aquifex species generally form large cell aggregates, which can be comprised of up to 100 individual cells.

Aquifex aeolicus. © K.O. Stetter & Reinhard Rachel, University of Regensburg.

A hot spring at Octopus Spring. From the Lunar and Planetary Institute.

Circa 2 metri a valle della molla raffigurata a destra. Filamenti microbici rosa contenenti Aquifex e Thermotoga sono stati trovati in questo canale. La temperatura è stata misurata per essere 83 gradi Celsius e il pH è stato trovato per essere 8. Dall’Istituto Lunare e Planetario.

Deckert, Gerard, et al. 1998. “Il genoma completo del batterio ipertermofilo Aquifex aeolicus.”Natura, Vol. 392. Macmillan Publishers. 353-358.

Huber, R., et al. 1998 Thermocrinus ruber, gen.nov., sp. ov., un batterio ipertemofilo che forma filamenti rosa isolato dal Parco Nazionale di Yellowstone. Appl. Env. Microbiolo. 64:3576-3583.

Prescott, Harley, Klein. 21BATTERI: Deinococchi e nonproteobatteri: Gram-Negativi. McGraw Hill Istruzione superiore.Il suo nome deriva da quello di Kai-Uwe Hinrichs. “Lipidi di membrana polare intatti in procarioti e sedimenti decifrati da cromatografia liquida ad alte prestazioni / elettrospray ionizzazione multistadio spettrometria di massa – nuovi biomarcatori per la biogeochimica e l’ecologia microbica.”Rapid Commun. Spettrometro di massa. 2004; 18: 617–628.

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