Aquifex

This is a curated page. Report corrections to Microbewiki.

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 werd voor het eerst verkregen door R. Huber en K. O. Stetter op de Aeolische eilanden (ten noorden van Sicilië, Italië), terwijl A. pyrophilus werd verkregen op de Kolbensey Ridge, ten noorden van IJsland..

hierdoor wordt aangenomen dat Aquifex een van de vroegste bacteriën is die afwijkt van eubacteriën. Hyperthermofiele bacteriën zoals Aquifex zijn belangrijk voor industriële processen en zijn genen kunnen worden gebruikt in een verscheidenheid van biotechnologische toepassingen.

Genoomstructuur

hoewel Aquifex het vermogen heeft om te overleven bij extreme temperaturen, zijn er slechts een paar specifieke hittebestendigheidindicatoren zichtbaar in het A. aeolicusgenoom. Het genoom, dat 1,551,335 bp in lengte is, is dicht verpakt en bevat genen die anderen overlappen. Bovendien zijn er geen introns of eiwitsplitsende elementen gevonden.. Dit, samen met een verminderde metabolische flexability, is waarschijnlijk toe te schrijven aan de beperkte genoomgrootte; het genoom van dit complexe organisme is één derde van het E. coli genoom. De berekende sequentie redundantie voor de A. aeolicus genoom is 4,83 (Deckert et al. 1998). Vergelijking van het Aquifex-genoom met andere organismen toonde aan dat 16% van de genen afkomstig zijn van archaea-bacteriën. Bezoek TIGR voor meer informatie over het genoom en de chromosomale structuur van A. aeolicus VF5.

celstructuur en metabolisme

aquifex pyrophilus (ultrathine sectie).
© K. O. Stetter & Reinhard Rachel, Universiteit van Regensburg.

Aquifex zijn niet-sporenvormende, gramnegatieve, meestal staafvormige organismen. Ze zijn ongeveer 2,0-6,0 micrometer lang en hebben een diameter van 0,4-0,5 micrometer. Als autotrofe organismen fixeert Aquifex kooldioxide uit het milieu om de koolstof te krijgen die ze nodig hebben. Ze zijn chemolithotrofisch, wat betekent dat ze energie voor biosynthese uit anorganische chemische bronnen halen. De enzymen die dit organisme gebruikt voor aërobe ademhaling zijn vergelijkbaar met de enzymen die worden aangetroffen in andere aërobe bacteriën (Deckert et al. 1998). A. aeolicus vereist zuurstof uit de lucht als elektron acceptor om waterstofgas te oxideren (Prokaryotes):

2 H2 + O2 → 2 H2o

Aquifex, wat “Watermaker” betekent, kreeg zijn naam omdat het eindproduct van deze reactie water is. Toch kunnen de meeste Aquiificales thiosulfaat of zwavel als energiebron gebruiken (net als chlorobium en andere groene zwavelbacteriën) en zwavelzuur en H2S produceren in plaats van water. Hoewel de meeste Aquifcales strikt aërobe zijn, bleek A. pyrophilus anaeroob te kunnen groeien door stikstof in plaats van zuurstof te verminderen (een eindproduct van N2 te vormen in plaats van water). Voor meer informatie en diagrammen van bekende A. aeolicus metabolic pathways, bezoek Systems Biology Inc.

een recente studie heeft aangetoond dat niet-n-gemethyleerde Apt-lipiden kunnen worden waargenomen als een veel voorkomende fosfolipide hoofdgroep in Aquifex. De studie concludeerde dat ” dit duidelijke bewijs voor een meer wijdverbreide aanwezigheid van de APT hoofdgroep onder de diep vertakkende bacteriën biedt meer bewijs dat bepaalde diep vertakkende bacteriën delen structurele kenmerken anders dan de goed beschreven aanwezigheid van ether-gebonden alkylketens met het archaeale domein.”

Niet-n-gemethyleerde Apt-lipiden waargenomen in Aquifex, image from Sturt et al (2004)

ecologie

als een hyperthermophilic bactertium aquifex aeolicus groeit in extreem hete tempuraturen zoals in de buurt van vulkanen of warmwaterbronnen. Ze groeien optimaal bij temperaturen rond de 85 graden maar kunnen groeien bij temperaturen tot 95 graden. Het heeft zuurstof nodig om zijn metabolische machines voort te zetten, maar het kan functioneren in relatief lage niveaus van zuurstof (A. pyrophilus kan groeien in niveaus van zuurstof zo laag als 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.

ongeveer 2 meter voorbij de rechts afgebeelde veer. Roze microbiële filamenten met Aquifex en Thermotoga werden gevonden in dit kanaal. De temperatuur werd gemeten op 83 graden Celsius en de pH bleek 8 te zijn. Van het Maan-en planetair Instituut.

Deckert, Gerard, et al. 1998. “The complete genome of the hyperthermophilic bacterie Aquifex aeolicus.”Nature, Vol. 392. Macmillan Publishers. 353-358.

Huber, R., et al. 1998 Thermocrinus ruber, gen. nov., sp. nov., een roze filamentvormende hyperthemofiele bacterie geïsoleerd uit Yellowstone National Park. Appl. Env. Microbiol. 64:3576-3583.

Prescott, Harley, Klein. 21bacteriën: de Deinococcen en Nonproteobacteriën: Gram-negatieven. McGraw Hill Hoger Onderwijs.Sturt, Helen F.; Roger E. Summons, Kristin Smith, Marcus Elvert, And Kai-Uwe Hinrichs. “Intacte polaire membraanlipiden in prokaryotes en sedimenten ontcijferd door high-performance vloeistofchromatografie / electrospray ionisatie meertraps massaspectrometrie-nieuwe biomarkers voor biogeochemie en microbiële ecologie.”Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004; 18: 617–628.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.