Металлосфера седула

Metallosphaera sedula — это вид Metallosphaera , который изначально был выделен из вулканического поля в Италии . Metallosphaera sedula можно приблизительно перевести как «металломобилизующая сфера», где слово «sedulus» означает «занятой», что описывает ее эффективность в мобилизации металлов. M. sedula — это высокотермоацидофильная архея , которая необычайно устойчива к тяжелым металлам.

Благодаря своей способности окислять пирит (FeS2 ₎ , M. sedula может быть потенциально использована для депиритизации угля. С ростом осведомленности об экологических последствиях сжигания угля родилась идея смягчения загрязнения угля или «чистого угля». Хотя существует несколько направлений смягчения, одним из которых является удаление примесей, таких как сера , содержащаяся в пирите, до сжигания. Сжигание серы приводит к образованию SO2 _, который оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье и способствует кислотным дождям. Абиотическое удаление пирита из угля в настоящее время является предпочтительным методом, в отличие от биотического извлечения с помощью микроорганизмов; однако этот процесс осуществим. Другие организмы были изучены с целью депиритизации угля (например, Thiobacillus ferrooxidans ); однако этот процесс происходит медленнее, чем традиционное абиотическое удаление. M. sedula , будучи термофильным, устойчив к более высоким температурам, что обеспечивает более высокую скорость извлечения, чем у других организмов, что делает его вероятным кандидатом для будущего использования в депиритизации угля.

M. sedula содержит одну кольцевую хромосому длиной около 2,2 миллиона пар оснований. Она кодирует около 2300 белков , некоторые из которых необходимы для толерантности к металлам и адгезии . Функция 35% белков в настоящее время неизвестна, и по этой причине их называют гипотетическими белками . На основании сравнения последовательностей M. sedula наиболее тесно связана с представителями рода Sulfolobus .

M. sedula — это кокк, примерно 1  мкм в диаметре с пилеобразными структурами, выступающими из его поверхности при просмотре с помощью электронного микроскопа . Это облигатный аэроб , который лучше всего растет при 75 °C и pH 2,0. Высокий уровень физиологического разнообразия, который он демонстрирует, относительно уникален среди экстремофилов . Он способен к гетеротрофному росту с использованием сложных органических молекул (за исключением сахаров ), автотрофному росту за счет фиксации углекислого газа в присутствии H ₂ через предложенный модифицированный 3-гидроксипропионатный цикл , и его самые высокие темпы роста наблюдаются при выращивании миксотропно на казаминовых кислотах и ​​сульфидах металлов . Диссимиляционное окисление железа и серы в M. sedula , управляемое его мембранными оксидазами , является ключом к способности M. sedula мобилизовать металлы и биовыщелачивать. При выращивании в присутствии H ₂ способность M. sedula выщелачивать медь из халькопирита (CuFeS ₂ ) снижается.

M. sedula можно найти в горячих источниках, богатых серой, вулканических полях и сообществах дренажа кислых шахт (AMD). Эти сообщества характеризуются высокой концентрацией ионов металлов, низким pH и высокими температурами.

Хотя растворение пирита в AMD является естественным процессом, он ускоряется в присутствии ацидофилов, таких как M. sedula , которые встречаются в этих средах, что приводит к увеличению скорости подкисления воды, сливаемой из действующих и заброшенных шахт. Сообщества AMD характеризуются разнообразным составом микроорганизмов , которые заполняют доступные ниши в зависимости от их толерантности к температуре, устойчивости к металлам и pH. Эти сообщества демонстрируют сложный симбиоз через биогеохимический цикл серы, железа, углерода и азота . При высоких температурах M. sedula заполняет нишу окислителя железа и серы, роль, которую выполняют другие ацидофилы, такие как мезофильные Ferroplasma spp. и Leptospirillum spp. при более низких температурах.

M. sedula также может расти на метеоритах в лабораторных условиях. ^[1]

1. Хубер, Г., Шпиннлер, К., Гамбакорта, А. и Штеттер, К. «Metallosphaera sedula gen. и sp. nov. представляет новый род аэробных, металломобилизующих, термоацидофильных архебактерий». Систематическая и прикладная микробиология. 1989. стр. 38-47.
2. Ауэрник, К. и Келли, Р. «Физиологическая универсальность чрезвычайно термоацидофильной археи Metallosphaera sedula, подтвержденная транскриптомным анализом гетеротрофного, автотрофного и миксотрофного роста». Прикладная и экологическая микробиология. 2010. С. 931-935.
3. Кларк, Т., Балди, Ф. и Олсон, Г. «Депиритизация угля термофильной археей Metallosphaera sedula». Прикладная и экологическая микробиология. 1993. С. 2375-2379.
4. http://www.epa.gov/oaqps001/сульфурдиоксид/
5. http://www.epa.gov/acidrain/what/index.html
6. Peeples, TL, и Kelly, RM, «Биоэнергетика экстремального термоацидофила, окисляющего металл/серу, Metallosphaera sedula». Топливо. 1993. стр. 1577-1752.
7. Ауэрник, К. и Келли, Р. «Влияние молекулярного водорода на биовыщелачивание халькопирита чрезвычайно термоацидофильной археей Metallosphaera sedula». Прикладная и экологическая микробиология. 2010. С. 2668-2672.
8. Альбер, Б., Кунг, Дж. и Фукс, Г. «3-гидроксипропионил-кофермент А-синтетаза из Metallosphaera sedula, фермент, участвующий в автотрофной фиксации CO2». Журнал бактериологии 2008 г., стр. 1383-1389
9. [1]
10. Бейкер, Б. и Банфилд, Дж. «Микробные сообщества в кислых шахтных дренажах». FEMS Microbial Ecology. 2002. стр. 139-152
11. Auernick, KS, Maezato, Y., Blum, PH, Kelly, RM «Последовательность генома металломобилизующей, чрезвычайно термоацидофильной археи Metallosphaera sedula дает представление о метаболизме, связанном с биовыщелачиванием». Прикладная и экологическая микробиология. 2008. стр. 682-692

• Типовой штамм Metallosphaera sedula в BacDive — базе метаданных бактериального разнообразия