Informatie

8.15E: Archeoglobus - Biologie


Archaeoglobus is een geslacht van Euryarchaeota dat voorkomt in olievelden op hoge temperatuur.

leerdoelen

  • Geef een overzicht van de unieke eigenschappen die verband houden met Archaeoglobus

Belangrijkste punten

  • Archaeoglobus zijn sulfaatreducerende archaea, waarbij de reductie van sulfaat tot sulfide wordt gekoppeld aan de oxidatie van veel verschillende organische koolstofbronnen, waaronder complexe polymeren.
  • Archaeoglobus groeit bij extreem hoge temperaturen en wordt aangetroffen in hydrothermale bronnen, olieafzettingen en warmwaterbronnen.
  • Vergelijkende genomische studies over archaeale genomen leveren bewijs dat leden van het geslacht Archaeoglobus de naaste verwanten zijn van methanogene archaea.

Sleutelbegrippen

  • lithoautotroof: Een microbe die energie haalt uit gereduceerde verbindingen van mineralen.
  • heterotroof: Een organisme dat een externe toevoer van energie nodig heeft in de vorm van voedsel omdat het zijn eigen niet kan synthetiseren.
  • hyperthermofielen: Een organisme dat gedijt in extreem warme omgevingen - vanaf 60 graden C (140 graden F) en hoger.

Archaeoglobus is een geslacht van Euryarchaeota dat wordt aangetroffen in olievelden bij hoge temperaturen, waar ze kunnen bijdragen aan verzuring van olievelden. Archaeoglobus zijn sulfaatreducerende archaea, waarbij de reductie van sulfaat tot sulfide wordt gekoppeld aan de oxidatie van veel verschillende organische koolstofbronnen, waaronder complexe polymeren.

Archaeoglobus groeit bij extreem hoge temperaturen tussen 60 en 95 °C, met een optimale groei bij 83 °C. Deze hyperthermofielen zijn te vinden in hydrothermale ventilatieopeningen, olieafzettingen en warmwaterbronnen. Ze kunnen biofilm produceren om een ​​beschermende omgeving te vormen wanneer ze worden blootgesteld aan omgevingsstress zoals extreme pH of temperatuur, hoge metaalconcentraties of de toevoeging van antibiotica, xenobiotica of zuurstof. Van deze archeonen is bekend dat ze de corrosie van ijzer en staal in olie- en gasverwerkingssystemen veroorzaken door ijzersulfide te produceren. Hun bioflims kunnen echter industriële of onderzoekstoepassingen hebben bij de ontgifting van met metaal verontreinigde monsters of om metalen te verzamelen in een economisch winbare vorm.

Archaeoglobus zijn lithotrofen en kunnen autotroof of heterotroof zijn. De archaeoglobus-stam A. lithotrophicus zijn lithoautotrofen en halen hun energie uit waterstof, sulfaat en kooldioxide. De druk A. profundus zijn ook lithotroof, maar omdat ze acetaat en CO2 nodig hebben voor biosynthese, en daarom heterotrofen zijn. Archaeoglobus-soorten gebruiken hun omgeving door op te treden als aaseters met veel potentiële koolstofbronnen. Ze kunnen koolstof verkrijgen uit vetzuren, de afbraak van aminozuren, aldehyden, organische zuren en mogelijk ook koolmonoxide (CO).

Vergelijkende genomische studies over archaeale genomen leveren bewijs dat leden van het geslacht Archaeoglobus de naaste verwanten zijn van methanogene archaea. Dit wordt ondersteund door de aanwezigheid van 10 geconserveerde kenmerkende eiwitten die op unieke wijze worden aangetroffen in alle methanogenen en Archaeoglobus. Bovendien zijn 18 eiwitten geïdentificeerd die uniek zijn gevonden in leden van Thermococci, Archaeoglobus en methanogenen, wat suggereert dat deze drie groepen Archaea mogelijk een gemeenschappelijk familielid hebben gedeeld dat exclusief is van andere Archaea. De mogelijkheid dat de gedeelde aanwezigheid van deze kenmerkende eiwitten in deze archaeale lijnen te wijten is aan laterale genoverdracht kan echter niet worden uitgesloten.

De volledige genoomsequentie van Archaeoglobus fulgidus onthult de aanwezigheid van een complete set genen voor methanogenese. De functie van deze genen in A. fulgidus blijft onbekend, en het ontbreken van het enzym methyl-CoM-reductase maakt het niet mogelijk dat methanogenese plaatsvindt door een mechanisme dat vergelijkbaar is met dat van andere methanogenen.

De A. fulgidus genoom is een circulair chromosoom van 2.178.000 basenparen, ongeveer de helft van de grootte van E coli. Een kwart van het genoom codeert voor geconserveerde eiwitten waarvan de functies nog niet zijn bepaald, maar die tot expressie worden gebracht in andere archeonen zoals Methanococcus jannaschii. Een ander kwart codeert voor eiwitten die uniek zijn voor het archaeale domein. Een observatie over het genoom is dat er veel genduplicaties zijn en dat de gedupliceerde eiwitten niet identiek zijn. Dit suggereert metabole differentiatie specifiek met betrekking tot de ontbindende en recyclerende koolstofroutes door weggevangen vetzuren. De gedupliceerde genen geven het genoom ook een grotere genoomgrootte dan zijn mede-archaeon M. jannaschii.