Archaeoglobus
Archaeoglobus ist eine Gattung im Archaeen-Phylum Euryarchaeota.[3] Archaeen dieser Gattung können in Ölfeldern bei hoher Temperatur vorkommen, wo sie zur Säuerung des Ölfeldes beitragen können.
Archaeoglobus | ||||||||||||
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REM-Aufnahmen von A. fulgidus Stamm 7324. | ||||||||||||
Systematik | ||||||||||||
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Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
Archaeoglobus | ||||||||||||
Stetter 1988 |
Morphologie
BearbeitenDie Archaeoglobus-Vertreter sind schwefelabbauende anaerobe Organismen, deren Zellen eine unregelmäßige Kügelchen mit einer Glykoproteinhülle und monopolaren (nur an einem Ende befindlichen) Geißeln sind.[4]
Metabolismus
BearbeitenDie Archaeen von Archaeoglobus wachsen anaerob bei extrem hohen Temperaturen, nämlich zwischen 60 und 95 °C (mit einem Wachstumsoptimum 83 °C bei A. fulgidus VC-16).[5] Sie sind Sulfat-reduzierende Archaeen und können die Reduktion von Sulfat zu Sulfid mit der Oxidation einer ganzen Reihe verschiedener organischer Kohlenstoffquellen, einschließlich komplexer Polymere, verbinden.
Im Schwefeloxid-Reduktionsweg wird zunächst Sulfat zu Adenylylsulfat (Adenosinphosphosulfat) aktiviert und dann zu Sulfit und schließlich zu Sulfid reduziert; das wichtigste Enzym ist dabei die Adenylylsulfat-Reduktase.[4]
Die Archaeen der Spezies A. lithotrophicus leben chemolithoautotroph von Wasserstoff, Sulfat und Kohlendioxid (CO2). Auch A. profundus wächst lithotroph, aber nachdem diese Art Acetat und CO2 für die Biosynthese benötigt, wird sie als heterotroph angesehen.[6]
Die vollständige Genomsequenz von A. fulgidus zeigte einen nahezu vollständigen Satz von Genen für die Methanogenese. Die tatsächliche Funktion dieser Gene in der Spezies ist noch unbekannt, denn das Fehlen des Enzyms Methyl-CoM-Reduktase lässt es nicht zu, dass die Methanogenese über einen ähnlichen Mechanismus wie bei anderen Methanogenen erfolgt.[4]
Beschreibung und Signifikanz
BearbeitenDie Archaeoglobus-Mitglieder sind hyperthermophile Organismen, die in hydrothermalen Schloten, Ölvorkommen und heißen Quellen vorkommen. Sie können Biofilme bilden, wenn sie Umweltbelastungen wie extremen pH-Werten oder Temperaturen, hohen Metallkonzentrationen oder Antibiotika, Xenobiotika oder Sauerstoff ausgesetzt sind. Man weiß von diesen Archaeen auch, dass sie durch die Bildung von Eisensulfiden die Korrosion von Eisen und Stahl in Öl- und Gasverarbeitungssystemen verursachen.[4][7] Andererseits können ihre Biofilme in der Industrie oder in der Forschung eingesetzt werden, um metallkontaminierte Proben zu entgiften oder umgekehrt Metalle in wirtschaftlich verwertbarer Form anzureichern und zu konzentrieren.[4]
Genom
BearbeitenDas Genom von A. fulgidus ist ein ringförmig geschlossenes (zirkuläres) Chromosom (ähnlich einem Bakterienchromosom), das mit 2.178.400 Basenpaaren etwa halb so groß ist wie das Kolibakteriums E. coli. Ein Viertel des Genoms kodiert für konservierte Proteine, deren Funktionen zwar noch nicht geklärt sind, die aber auch in anderen Archaeen wie Methanococcus jannaschii vorkommen. Ein weiteres Viertel kodiert für Proteine, die nur in Archaeen vorkommen.[4][10]
A. fulgidus ist der erste schwefelverwertende Organismus, dessen Genomsequenz bestimmt wurde. Der durchschnittliche G+C-Gehalt liegt bei 48,5 %. Dabei gibt es zwei Regionen mit hohem G+C-Gehalt (53 % und mehr) mit Genen für rRNAs, mehrere Transporter etc.; dazu kommen drei Regionen mit niedrigem G+C-Gehalt (weniger als 39 %). Es gibt vorhergesagt insgesamt 2.436 kodierende Sequenzen.[10]
Eine Analyse des Genoms zeigte, dass es viele Genduplikationen gibt und die duplizierten Proteine nicht (mehr völlig) identisch sind. Dies deutet auf eine Differenzierung des Stoffwechsels hin, insbesondere im Hinblick auf den Abbau und das Recycling von Kohlenstoff durch Abspalten von Fettsäuren.[4][10] Durch die verdoppelten Gene ist das Genom auch größer als das von Methanococcus jannaschii. Anders als diese Archaeenspezies haben Archaeoglobus-Vertreter keine Inteine in kodierenden Regionen (18 bei M. jannaschii).[4]
Ökologie
BearbeitenArchaeoglobus-Arten nutzen ihre Umwelt, indem sie viele potenziellen Kohlenstoffquellen verwerten und so auch (als „Scavenger“) totes biologisches Material abbauen. Sie können Kohlenstoff aus Aldehyden, Fettsäuren, Aminosäuren und anderen organischen Säuren, möglicherweise auch aus Kohlenmonoxid (CO) gewinnen. Höhere Temperaturen (ca. 83 °C) sind ideale Wachstumstemperaturen für Archaeoglobus. Eine Biofilmumgebung bietet darüber noch gewisse Umweltelastizität; der Biofilm besteht aus Polysacchariden, Proteinen und Metallen.[4]
Medizin
BearbeitenZellen, die durch einen Biofilm geschützt sind, lassen sich mit herkömmlichen antimikrobiellen Therapien nur schwer zerstören, weshalb ihnen in der Medizin eine besonders große Gefahr ausgehen kann.[4]
Etymologie
BearbeitenDer Gattungsname Archaeoglobus kommt von altgriechisch ἀρχαῖος archaîos, deutsch ‚alt‘, lateinisch archaeos, ‚archaisch‘ und lateinisch globus ‚Sphäre‘, ‚Kugel‘. Die Bezeichnung bedeutet daher „alte Sphäre“.[11]
Systematik
BearbeitenDie gegenwärtig akzeptierte Taxonomie basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN).[12]
Artenliste
BearbeitenDie hier angegebene Taxonomie basiert auf folgenden Quellen:
- (L) – List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN)[11]
- (N) – National Center for Biotechnology Information (NCBI)[13]
- (G) – Genome Taxonomy Database (GTDB).[14]
Die unter Einbeziehung von Metagenomik-Daten erstellte GTDB teilt im Vergleich zur herkömmlichen Systematik die Gattung und zum Teil auch ihre Spezies auf.
Referenzstämme sind durch ein hochgestelltes T (englisch type) gekennzeichnet, die Typ-Taxa sind fett wiedergegeben. Stand: Ende August 2024.
Gattung Archaeoglobus Stetter 1988(G,L,N)
- Spezies Archaeoglobus fulgidus Stetter 1988 (Typusart)(G,L,N)[10]
mit VC-16T alias ATCC:49558T, DSM:4304T, JCM:9628T(G,L,N) oder NBRC:100126T(G,N)[15][16] und DSM:8774(G,N)
– Fundort: Italien, bei Insel Vulcano[17] Habitat: Raucher (Hydrothermie) und Thermalquellen weltweit[18] bzw. Nordsee, marines Ölfeld(N)
mit DSM 8774(N) alias 7324
– Fundort: Ölfeld in der Nordsee, Norwegen[1]
mit 49_95(G)
– Fundort: Alaska, North Slope Ivishak Formation[19][20]
mit SpSt-87T(N) (früher in der GTDB zu einer Spezies Archaeoglobus fulgidus_A)
– Fundort: Nevada, Great Boiling Spring[21][22][23](N)[24]
- Spezies Archaeoglobus infectus Mori et al. 2008(L,N) [Archaeoglobus sp. Arc51(N)]
mit Arc5T alias DSM:18877T(L,N)
– Fundort: Nordwestpazifik, Izu-Bonin-Bogen, Suiyo-Seamount, Tiefsee-Hydrothermalfeld[25]
- Spezies Archaeoglobus lithotrophicus Stetter et al. 1993(L,N)
mit TF2T(L,N)
– Fundort: Nordsee, Thistle-Ölfeld[26]
- Spezies Archaeoglobus neptunius Slobodkina et al. 2021(L,N) [Archaeoglobus sp016757965,(G) Archaeoglobus sp. SE56(N)]
mit SE56T(L,G,N) alias DSM:110954T(L,N)
– Fundort: Mittelatlantischer Rücken, TAG-Hydrothermalfeld[27](N)[2]
Gattung Archaeoglobus_A(G)
- Spezies Archaeoglobus_A sulfaticallidus(G) [Archaeoglobus sulfaticallidus Steinsbu et al. 2010(L,N)]
mit PM70-1T(L,G,N) alias DSM:19444T(L,N)
– Fundort: Pazifik, Ostflanke des Juan-de-Fuca-Rückens[28]
- Spezies Archaeoglobus_A sp002010195(G) [Archaeoglobus sp. JdFR-32(N)]
mit JdFR-32
– Fundort: Pazifik, Bodenfluide des Juan-de-Fuca-Rückens[29]
- Spezies Archaeoglobus_A sp002011215(G) [Archaeoglobus sp. JdFR-24(N)]
mit JdFR-24
– Fundort: Pazifik, Juan-de-Fuca-Rücken, basaltische Fluide im Boden der Kammflanke(N)
Gattung Archaeoglobus_B(G)
- Spezies Archaeoglobus_B profundus(G) [Archaeoglobus profundus Burggraf et al. 1990(L,N)]
mit AV1T(L,N) alias DSM:5631T(L,G,N)
– Fundort: Golf von Kalifornien, Guaymas-Becken(N)
- Spezies Archaeoglobus_B sp003663025(G)
mit Archaeoglobales archaeon isolate B35_G2T(G,N)
– Fundort: Golf von Kalifornien, Guaymas Basin[30]
- Spezies Archaeoglobus_B sp027036775(G)
mit Archaeoglobaceae archaeon isolate T11_maxbin2_scaf2bin.312T(G,N)
– Fundort: Pazifik, Lau Basin[31] (bei Tonga), Ablagerungen bei Tiefsee-Hydrothermalschloten(N)
Gattung Archaeoglobus_C(G)
- Spezies Archaeoglobus_C veneficus(G) [Archaeoglobus veneficus Huber et al. 1998(L,N)]
mit SNP6T(L,G,N) alias DSM:11195T(L,N)
– Fundort: Mittelatlantischer Rücken, Snake Pit Hydrothermalfeld[32]
- Spezies Archaeoglobus_C sp003663055(G)
mit Archaeoglobales archaeon isolate B10_G2T(G,N)
– Fundort: Golf von Kalifornien, Guaymas Basin[33]
- Spezies Archaeoglobus_C sp029984855(G)
mit Archaeoglobales archaeon isolate INS_M23_B45T(G,N)
– Fundort: Atlantik, Hydrothermalschlotfeld nahe der Insel Jan Mayen(N)
Da Archaeoglobus infectus und Archaeoglobus lithotrophicus in der GTDB nicht repräsentiert sind, bleibt die genaue Zuordnung dieser Arten zu einer Gattung nach dem dort vorgenommenen Split unsicher.
Kladogramme
Bearbeiten16S rRNA based LTP_06_2022[34] | 53 marker proteins based GTDB 08-RS214 (Mai 2023)[35] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Anmerkung:
- ※ – „Archaeoglobus species-group 2“
Verwandtschaft mit den Thermococci
BearbeitenVergleichende Genomstudien an Archaeen-Genomen belegen, dass die Mitglieder der Gattung Archaeoglobus die engsten Verwandten der methanogenen Archaeen (Methanobacteria, ebenfalls Euryarchaeota) sind. Dies wird durch 10 in ihnen vorkommende konservierte Signaturproteine unterstützt, die nur bei allen diesen Methanogenen und Archaeoglobus vorkommen. Darüber hinaus wurden 18 Proteine identifiziert, die nur bei diesen Methanogenen, den Thermococci und Archaeoglobus vorkommen; dies deutet darauf hin, dass diese drei Archaeengruppen einen gemeinsamen Vorfahren haben, der mit anderen Archaeen nur weitläufiger verwandt ist. Allerdings kann nicht ausgeschlossen werden, dass das Vorhandensein dieser charakteristischen Proteine in diesen Linien auf einen lateralen Gentransfer (LGT) zurückgehen könnte.[36][8]
Archaeoglobus profundus
BearbeitenArchaeoglobus profundus (GTDB: Archaeoglobus_B profundus) ist ein sulfatreduzierendes Archaeon.[38] A. profundus kann in Ölfeldern mit hoher Temperatur gefunden werden, wo es zur Säuerung des Ölfelds beitragen kann. A. profundus wächst lithotroph, und während es Acetat und CO2 für die Biosynthese benötigt, ist es heterotroph.[6]
Anmerkungen
Bearbeiten- ↑ dsr = Gen für die dissimilatorische Sulfitreduktase
Weblinks
Bearbeiten- Archaeoglobus. Auf BacDive - Bacterial Diversity Metadatabase
Literatur
Bearbeiten- Michael T. Madigan, John M. Martinko: Brock Biology of Microorganisms, 11th Ed. Pearson Prentice Hall, 2005 (englisch).
- Harald Huber, Karl O. Stetter: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria. Hrsg.: D. R. Boone, R. W. Castenholz. 2nd Auflage. Springer Verlag, New York 2001, ISBN 978-0-387-98771-2, Family I. Archaeoglobaceae fam. nov. Stetter 1989, S. 2216 (englisch, archive.org).
- Karl O. Stetter: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Volume 3. Hrsg.: J. T. Staley, M P. Bryant, N. Pfennig, J. G. Holt. 1st Auflage. The Williams & Wilkins Co., Baltimore 1989, Group II. Archaeobacterial sulfate reducers. Order Archaeoglobales (englisch).
- Mathias von Jan, Alla Lapidus, Tijana Glavina Del Rio, Alex Copeland, Hope Tice, Jan-fang Cheng, Susan Lucus, Feng Chen, Nolan Matt, Lynne Goodwin: Complete genome sequence of Archaeoglobus profundus type strain (AV18T). In: Standards in Genomic Sciences, Band 2, Nr. 3, 30. Juni 2010, S. 327–346; doi:10.4056/sigs.942153, PMID 21304717, PMC 3035285 (freier Volltext) (englisch).
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c d e f Nils-Kåre Birkeland, Peter Schönheit, Lianna Poghosyan, Anne Fiebig, Hans-Peter Klenk: Complete genome sequence analysis of Archaeoglobus fulgidus strain 7324 (DSM 8774), a hyperthermophilic archaeal sulfate reducer from a North Sea oil field. In: BMC: Environmental Microbiome: Standards in Genomic Sciences, Band 12, Nr. 79; doi:10.1186/s40793-017-0296-5, PMID 29270248, PMC 5732400 (freier Volltext) (englisch).
- ↑ a b c Galina Slobodkina, Maxime Allioux, Alexander Y. Merkel, Marie-Anne Cambon-Bonavita, Karine Alain, Mohamed Jebbar, Alexander Slobodkin: Physiological and Genomic Characterization of a Hyperthermophilic Archaeon Archaeoglobus neptunius sp. nov. Isolated From a Deep-Sea Hydrothermal Vent Warrants the Reclassification of the Genus. In: Frontiers in Microbiology, Sektion Extreme Microbiology, Band 12; 16. Juli 2021; doi:10.3389/fmicb.2021.679245, ResearchGate:353294464 (englisch).
- ↑ NCBI Taxonomy Browser: Archaeoglobi. Details: Archaeoglobi Garrity and Holt 2002; heterotypic synonym: Archaeoglobea Cavalier-Smith 2002.
- ↑ a b c d e f g h i j Archaeoglobus. Auf MicrobeWiki, Stand 6. August 2010, Kenyon College, Department of Biology.
- ↑ Hans-Peter Klenk, Rebecca A. Clayton, Jean-Francois Tomb, Carl R. Woese, J. Craig Venter et al.: The complete genome sequence of the hyperthermophilic, sulphate-reducing archaeon Archaeoglobus fulgidus. In: Nature, Band 390, S. 364–370, 27. November 1997, S. 364–370; doi:10.1038/37052, PDF (englisch).
- ↑ a b Julia Vorholt, Jasper Kunow, Karl O. Stetter, Rudolf K. Thauer: Enzymes and coenzymes of the carbon monoxide dehydrogenase pathway for autotrophic CO2 fixation in Archaeoglobus lithotrophicus and the lack of carbon monoxide dehydrogenase in the heterotrophic A. profundus. In: Archives of Microbiology, Band 163, 1. Februar 1995, S. 112–118; doi:10.1007/BF00381784, Academia:48542126 (englisch)
- ↑ Oulfat Amin Ali, Emmanuel Aragon, Armand Fahs, Sylvain Davidson, Bernard Ollivier, Agnès Hirschler-Rea: Iron corrosion induced by the hyperthermophilic sulfate-reducing archaeon Archaeoglobus fulgidus at 70 °C. In: International Biodeterioration & Biodegradation, Band 154, Oktober 2020, Nr. 105056; doi:10.1016/j.ibiod.2020.105056 (englisch).
- ↑ a b Nathan E. Kreel, F. Robert Tabita: Serine 363 of a Hydrophobic Region of Archaeal Ribulose 1,5-Bisphosphate Carboxylase/Oxygenase from Archaeoglobus fulgidus and Thermococcus kodakaraensis Affects CO2/O2 Substrate Specificity and Oxygen Sensitivity. In: PLOS ONE 18. September 2015; doi:10.1371/journal.pone.0138351, ResearchGate:282043257 (englisch).
- ↑ Javier Abellón-Ruiz, Kevin J. Waldron, Bernard A. Connolly: Archaeoglobus Fulgidus DNA Polymerase D: A Zinc-Binding Protein Inhibited by Hypoxanthine and Uracil. In: Journal of Molecular Biology (jmb), Band 428, Nr. 14, 17. Juli 2016, S. 2805–2813; doi:10.1016/j.jmb.2016.06.008 (englisch).
- ↑ a b c d Archaeoglobus fulgidus. Auf MicrobeWiki, Stand 18. August 2010, Kenyon College, Department of Biology.
- ↑ a b LPSN: Genus Archaeoglobus Stetter 1988.
- ↑ LPSN: Family Archaeoglobaceae Huber and Stetter 2002.
- ↑ NCBI Taxonomy Browser: Archaeoglobus. Details: Archaeoglobus Stetter 2988.
- ↑ GTDB: Archaeoglobaceae.
- ↑ Carl R. Woese, L. Achenbach, P. Rouviere, L. Mandelco: Archaeal Phylogeny: Reexamination of the Phylogenetic Position of Archaeoglohus fulgidus in Light of Certain Composition-induced Artifacts. In: Syst. Appl. Microbiol. Band 14, Nr. 4, 1991, S. 364–371; doi:10.1016/s0723-2020(11)80311-5, PMID 11540072 (englisch).
- ↑ Karl O. Stetter: Archaeoglobus fulgidus gen. nov., sp. nov.: a new taxon of extremely thermophilic archaebacteria. In: Systematic and Applied Microbiology, Band 14, 1. März 1988, S. 172–173; doi:10.1016/S0723-2020(88)80032-8, Semantic Scholar (englisch).
- ↑ BacDive: Archaeoglobus fulgidus VC-16 is an anaerobe, hyperthermophilic archaeon that was isolated from submarine hot spring.
- ↑ Some Deep-Sea Microbes Are Hungry For Rocket Fuel. Auf: npr.org vom 4. April 2013 (englisch).
- ↑ John Melvin, Angela S. Knight: Lithofacies, Diagenesis and Porosity of the Ivishak Formation, Prudhoe Bay Area, Alaska: Part 3. Applications in Exploration and Production. In: The AAPG/Datapages Combined Publications Database: AAPG Special Volumes: M 37: Clastic Diagenesis, 1984, S. 347–365; AAPG:A059 (englisch).
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- ↑ DSMZ: Archaeoglobus sulfaticallidus DSM 19444.
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Die angegebenen Koordinaten zeigen auf den Juan-de-Fuca-Rücken im Pazifik vor Seattle. - ↑ NCBI Nucleotide: Archaeoglobales archaeon isolate B35_G2,… ACCESSION: QMZE00000000 (englisch).
- ↑ Lau Basin. Auf: Mapcarta (de).
- ↑ DSMZ: Archaeoglobus veneficus DSM 11195.
- ↑ NCBI Nucleotide: MAG: Archaeoglobales archaeon isolate B10_G2,… ACCESSION: QMZF00000000 (englisch).
- ↑
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- Release Notes: LTP_06_2022 Release Notes. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch).
- ↑
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- Tree: ar53_r214.sp_label, Newick-Format
- Historie: Taxon History. In: Genome Taxonomy Database. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch).
- ↑ Beile Gao, Radhey S. Gupta: Phylogenomic analysis of proteins that are distinctive of Archaea and its main subgroups and the origin of methanogenesis. In: BMC Genomics, Band 8, Nr. 86, 29. März 2007; doi:10.1186/1471-2164-8-86 (englisch).
- ↑ Mathias von Jan, Alla Lapidus, Tijana Glavina Del Rio, Alex Copeland, Hope Tice, Jan-Fang Cheng, Susan Lucas, Feng Chen, Matt Nolan, Lynne Goodwin, Cliff Han, Sam Pitluck, Konstantinos Liolios, Natalia Ivanova, Konstantinos Mavromatis, Galina Ovchinnikova, Olga Chertkov, Amrita Pati, Amy Chen, Krishna Palaniappan, Miriam Land, Loren Hauser, Yun-Juan Chang, Cynthia D. Jeffries, Elizabeth Saunders, Thomas Brettin, John C. Detter, Patrick Chain, Konrad Eichinger, Harald Huber, Stefan Spring, Manfred Rohde, Markus Göker, Reinhard Wirth, Tanja Woyke, Jim Bristow, Jonathan A. Eisen, Victor Markowitz, Philip Hugenholtz, Nikos C. Kyrpides, Hans-Peter Klenk: Complete genome sequence of Archaeoglobus profundus type strain (AV18T). In: BMC: Environmental Microbiome: Standards in Genomic Sciences, Band 2, 30. Juni 2010, S. 327–346; doi:10.4056/sigs.942153 (englisch).
- ↑ Siegfried Burggraf, Holger W. Jannasch, Barbara Nicolaus, Karl O. Stetter: Archaeoglobus profundus sp. nov., Represents a New Species within the Sulfate-reducing Archaebacteria. In: Systematic and Applied Microbiology, Band 13, Nr. 1, März 1990, ISSN 0723-2020, S. 24–28; doi:10.1016/S0723-2020(11)80176-1 (englisch).