Cupriavidus metallidurans

Cupriavidus metallidurans

Fotografie zlatého valounu ze skenovacího elektronového mikroskopu ukazující bakterioformní (geometricky podobnou obrysu bakterií) strukturu valounu
vědecká klasifikace
Doména:bakterieTyp:ProteobakterieTřída:Beta proteobakterieObjednat:BurkholderialesRodina:BurkholderiaceaeRod:CupriavidusPohled:Cupriavidus metallidurans
Mezinárodní vědecký název
Cupriavidus metallidurans (Goris et al. 2001) Vandamme a Coenye 2004
Synonyma
  • Ralstonia metallidurans
    Goris a kol. 2001     [1]
  • Wautersia metallidurans (Goris et al. 2001) Vaneechoutte et al. 2004 [1]

Cupriavidus metallidurans  (lat.)  je gramnegativní bakterie nevytvářející spory , která se vyvinula , aby se přizpůsobila vysokým koncentracím iontů těžkých kovů v životním prostředí – koncentracím, které jsou zjevně fatální pro většinu ostatních mikroorganismů nebo alespoň významně narušují jejich rozmnožování a životní činnost [2] [3] . Díky tomu je tato bakterie velmi vhodným předmětem pro laboratorní studium poruch v průběhu biochemických procesů uvnitř živé buňky způsobených intoxikací ionty těžkých kovů.

Synonyma

Dříve se tato bakterie nazývala Ralstonia metallidurans [4] . Ještě dříve byla známá pod názvy Ralstonia eutropha a Alcaligenes eutrophus [5] .

Kmen CH34 této bakterie je v současnosti nejlépe prozkoumaným [5] .

Genetické vlastnosti

Tato bakterie, ačkoli není patogenní pro rostliny, člověka ani zvířata, vykazuje vysoký stupeň genetické příbuznosti (homologie sekvencí v genomu ) s významnou rostlinnou patogenní bakterií Ralstonia solanacearum [6] .

Odolnost vůči vysokým koncentracím těžkých kovů ve vnějším prostředí u této bakterie zajišťuje řada biochemických adaptačních mechanismů. Geny kódující všechny tyto biochemické adaptace a v konečném důsledku určující odolnost C. metallidurans vůči vysokým koncentracím těžkých kovů jsou koncentrovány ve dvou přirozených megaplasmidech pMOL28 a pMOL30 bakteriálních chromozomů . Potenciálně to umožňuje přenos plazmidu na jiné bakteriální druhy v celém rozsahu mechanismů rezistence na těžké kovy prostřednictvím mechanismů horizontálního přenosu plazmidových genů [2] [3] [7] .

V tuto chvíli je již genom této bakterie kompletně sekvenován. Předběžná, nekomentovaná data o sekvenování jeho genomu mohou získat vědci ze Spojeného ústavu pro genetiku [3] .

Biochemické vlastnosti

Tato bakterie je aerobní litoautotrof s fakultativní schopností žít a vyvíjet se v prostředí obsahujícím pouze anorganické minerální soli a také plynný H 2 , O 2 a CO 2 rozpuštěný ve vodě , bez zdrojů organického uhlíku . Za těchto drsných, omezujících podmínek je zjednodušený energetický subsystém, který poskytuje bakteriální buňce energii nezbytnou pro její životní aktivitu a pro biosyntézu organických sloučenin. Za takových podmínek zahrnuje pouze hydrogenázu, enzymy dýchacího řetězce elektronového transportu a adenosintrifosfatázu . Energetický subsystém této bakterie je za těchto silně omezujících podmínek velmi jednoduchý a jasně oddělený od anabolických subsystémů, jejichž aktivita začíná Calvinovým cyklem pro fixaci oxidu uhličitého (CO 2 ). To usnadňuje vědcům studium energetického subsystému této bakterie [8] .

Nepatogenní

Tato bakterie není patogenní , to znamená, že není nebezpečná pro lidi, zvířata ani rostliny. To vám umožňuje pohodlně a bezpečně jej studovat v laboratoři, na umělých živných půdách v blízkosti jeho přirozeného prostředí, bez zvýšených bezpečnostních opatření požadovaných při práci s nebezpečnými patogenními bakteriemi [3] .

Ekologický význam

Tato bakterie má velký ekologický význam, protože jak ona, tak i její geneticky příbuzné nebo biogeocenoticky blízce příbuzné bakteriální druhy převládají v mezofilních prostředích silně kontaminovaných těžkými kovy [5] [9] .

Průmyslová hodnota

Tato bakterie má velký průmyslový význam. Slouží k bioremediaci (biologickému odstranění) kontaminace těžkými kovy z odpadních vod obsahujících průmyslové odpady, dále z kontaminovaných půd a vod a pro detekci přítomnosti těchto kontaminantů [3] . Kromě toho se také používá v průmyslu k ničení nebo neutralizaci různých organických xenobiotik . Při průmyslovém využití této bakterie pro neutralizaci organických xenobiotik je důležité, aby si zachovala schopnost biotransformace xenobiotik i v přítomnosti vysokých koncentrací těžkých kovů, které inhibují metabolismus většiny ostatních bakterií, včetně jejich schopnosti metabolizovat a neutralizovat xenobiotika [10] .

Role v biogeochemii zlata

Tato bakterie spolu s bakterií Delftia acidovorans hraje velmi důležitou roli v biogeochemii zlata a zejména při tvorbě zlatých ložisek a zlatých nugetů. Je schopen vysrážet kovové zlato z roztoku chloridu zlatého  , sloučeniny vysoce toxické pro většinu ostatních mikroorganismů [11] [12] [13] .

Poznámky

  1. ↑ 1 2 Rod Cupriavidus  : [ angl. ]  // LPSN .  (Přístup: 7. září 2018) .
  2. ↑ 1 2 Nies, DH Odolnost mikrobiálních těžkých kovů  // Aplikovaná mikrobiologie a  biotechnologie. - Springer , 1999. - Sv. 51 , č. 6 . - S. 730-750 . - doi : 10.1007/s002530051457 . — PMID 10422221 .
  3. ↑ 1 2 3 4 5 Nies, DH Bakterie odolné vůči těžkým kovům jako extremofily: molekulární fyziologie a biotechnologické využití Ralstonia spec. CH34  (anglicky)  // Extremophiles: journal. - 2000. - Sv. 4 , ne. 2 . - str. 77-82 . - doi : 10.1007/s007920050140 . — PMID 10805561 .
  4. ↑ Vandamme P., Coeyne T. Taxonomie rodu Cupriavidus: a tale of lost and found  (anglicky)  // International Journal of systematic and Evolutionary Microbiology : journal. - 2004. - 18. června ( roč. 54 , č. Pt 6 ). - str. 2285-2289 . - doi : 10.1099/ijs.0.63247-0 . — PMID 15545472 .
  5. ↑ 1 2 3 Goris J. a kol. Klasifikace bakterií odolných vůči kovům z průmyslových biotopů jako Ralstonia campinensis sp. nov., Ralstonia metallidurans sp. listopad. a Ralstonia basilensis Steinle et al. 1998 opravit. (anglicky)  // Int J Syst Evol Microbiol: journal. - 2001. - Sv. 51 , č. Pt 5 . - S. 1773-1782 . - doi : 10.1099/00207713-51-5-1773 . — PMID 11594608 .
  6. ↑ Salanoubat M. a kol. Sekvence genomu rostlinného patogena Ralstonia solanacearum  (anglicky)  // Nature : journal. - 2002. - Sv. 415 , č.p. 6871 . - S. 497-502 . - doi : 10.1038/415497a . — PMID 11823852 .
  7. ↑ Monchy, S.; M.A. Benotmane; P. Janssen; T. Valleys; S. Taghavi; D. van der Lelie; M. Mergeay. Plazmidy pMOL28 a pMOL30 Cupriavidus metallidurans se specializují na maximální životaschopnou reakci na těžké kovy  //  Journal of Bacteriology : deník. — Americká společnost pro mikrobiologii, 2007. - říjen ( roč. 189 , č. 20 ). - str. 7417-7425 . - doi : 10.1128/JB.00375-07 . — PMID 17675385 .
  8. ↑ Mergeay, M.; D. Nies; H. G. Schlegel; J. Gerits; P. Charles; F. van Gijsegem. Alcaligenes eutrophus CH34 je fakultativní chemolithotrof s rezistencí vůči těžkým kovům vázaným na plasmid  //  Journal of Bacteriology : deník. — Americká společnost pro mikrobiologii, 1985. - Sv. 162 , č.p. 1 . - str. 328-334 . — PMID 3884593 .
  9. ↑ Diels, L.; Q Dong; D. van der Lelie; W. Baeyens; M. Mergeay. Operon czc Alcaligenes eutrophus CH34: od mechanismu rezistence k odstranění těžkých kovů  (anglicky)  // Journal of Industrial Microbiology : journal. - 1995. - Sv. 14 , č. 2 . - S. 142-153 . - doi : 10.1007/BF01569896 . — PMID 7766206 .
  10. ↑ Springael, D.; L. Diels; L. Hooyberghs; S. Kreps; M. Mergeay. Konstrukce a charakterizace kmenů Alcaligenes eutrophus odolných proti haloaromaticky degradujícím těžkým kovům  (anglicky)  // Appl Environ Microbiol : journal. - 1993. - Sv. 59 , č. 1 . - str. 334-339 . — PMID 8439161 .
  11. ↑ Reith, Frank; Stephen L. Rogers; DC McPhail; Daryl Webb. Biomineralization of Gold: Biofilms on Bacterioform Gold  (anglicky)  // Science : journal. - 2006. - 14. července ( roč. 313 , č. 5784 ). - str. 233-236 . - doi : 10.1126/science.1125878 . - . — PMID 16840703 . Archivováno z originálu 5. září 2009.
  12. ↑ Bakterie schopné produkovat čisté zlato Archivováno 7. září 2018 na Wayback Machine .
  13. ↑ Bakterie, které přeměňují toxické soli zlata na čisté zlato Archivováno 9. ledna 2015 na Wayback Machine .

Odkazy