Sulfolobe -Sulfolobus

Sulfolobe
RT8-4.jpg
Micrographie électronique de Sulfolobus infecté par le virus Sulfolobus STSV1 . Barre = 1 µm.
Classement scientifique
Domaine:
Archées
Royaume:
Crenarchaeota
Phylum:
Crenarchaeota
Classer:
Thermoprotéines
Commander:
Sulfolobales
Famille:
Sulfolobacées
Genre:
Sulfolobe

Brock, Brock, Ventre et Weiss 1972
Espèce type
Sulfolobus acidocaldarius
Brock et al. 1972
Espèce

Sulfolobus est un genre de micro - organisme de la famille des Sulfolobaceae . Il appartient audomaine des archées .

Les espèces de Sulfolobus poussent dans les sources volcaniques avec une croissance optimale se produisant à un pH de 2 à 3 et à des températures de 75 à 80 °C, ce qui les rend respectivement acidophiles et thermophiles . Les cellules de Sulfolobus sont de forme irrégulière et flagellaires .

Les espèces de Sulfolobus sont généralement nommées d'après l'emplacement d'où elles ont été isolées pour la première fois, par exemple Sulfolobus solfataricus a été isolé pour la première fois dans le volcan Solfatara . D'autres espèces peuvent être trouvées à travers le monde dans des zones d'activité volcanique ou géothermique, telles que des formations géologiques appelées vases de boue , également appelées solfatare (pluriel de solfatare).

Sulfolobus comme modèle pour étudier les mécanismes moléculaires de la réplication de l'ADN

Lorsque le premier génome d'Archaeal, Methanococcus jannaschii , a été complètement séquencé en 1996, il a été découvert que les gènes du génome de Methanococcus jannaschii impliqués dans la réplication, la transcription et la traduction de l'ADN étaient plus liés à leurs homologues chez les eucaryotes qu'à ceux d'autres procaryotes. En 2001, la première séquence du génome de Sulfolobus , Sulfolobus solfataricus P2, a été publiée. Dans le génome de P2, les gènes liés à la réplication des chromosomes se sont également avérés plus liés à ceux des eucaryotes. Ces gènes comprennent l'ADN polymérase, la primase (y compris deux sous-unités), MCM, CDC6/ORC1, RPA, RPC et PCNA . En 2004, les origines de la réplication de l'ADN de Sulfolobus solfataricus et Sulfolobus acidocaldarius ont été identifiées. Il a montré que les deux espèces contenaient deux origines dans leur génome. C'était la première fois que plus d'une origine unique de réplication de l'ADN était utilisée dans une cellule procaryote. Le mécanisme de réplication de l'ADN chez les archées est conservé au cours de l'évolution et similaire à celui des eucaryotes. Sulfolobus est maintenant utilisé comme modèle pour étudier les mécanismes moléculaires de la réplication de l'ADN chez les archées. Et parce que le système de réplication de l'ADN chez Archaea est beaucoup plus simple que celui d'Eukaryota, il a été suggéré qu'Archaea pourrait être utilisé comme modèle pour étudier la réplication beaucoup plus complexe de l'ADN chez Eukaryota.

Rôle en biotechnologie

Les protéines Sulfolobus présentent un intérêt pour la biotechnologie et l'utilisation industrielle en raison de leur nature thermostable . Une application est la création de dérivés artificiels à partir de protéines de S. acidocaldarius , appelés affitines . Cependant, les protéines intracellulaires ne sont pas nécessairement stables à faible pH, car les espèces Sulfolobus maintiennent un gradient de pH significatif à travers la membrane externe. Les sulfolobales sont métaboliquement dépendantes du soufre : hétérotrophes ou autotrophes , leur énergie provient de l' oxydation du soufre et/ou de la respiration cellulaire dans laquelle le soufre joue le rôle d'accepteur final d'électrons. Par exemple, S. tokodaii est connu pour oxyder le sulfure d'hydrogène en sulfate de manière intracellulaire.

Phylogénie

La taxonomie actuellement acceptée est basée sur la liste des noms procaryotes avec le standing in Nomenclature (LPSN) et le National Center for Biotechnology Information (NCBI)

Libération 132 de LTP basée sur l'ARNr 16S par The All-Species Living Tree Project Annotree v1.2.0 qui utilise la GTDB 05-RS95 ( Genome Taxonomy Database )
 
 
 

Acidianus

 
 
 

Acidianus brierleyi

 
 

Métallosphères

 
 
 
Sulfolobe
 
 

S. shibatae

 
 

S. solfataricus

 
 
 
 
 

S. metallicus

 
 

Sulfodiicococcus

 
 
 
 
 

S. acidocaldarius

 
 

Stygiolobe

 
 
 
 

S. yangmingensis

 
 
 

S. tokodaii

 
 

Sulfurisphaera

 
 
 
 
 
 
 
Sulfolobacées
 

Sulfodiicoccus acidiphilus

 
 
 
 
 

Stygiolobus azoricus

 
 

Sulfolobus acidocaldarius

 
 
Sulfurisphaera
 

Sulfolobus yangmingensis

 
 
 

S. tokodaii

 
 

S. ohwakuensis

 
 
 
 
 
 
Sulfuracidifex
 

S. metallicus

 
 

S. tepidarius

 
 
Saccharolobus
 

" Sulfolobus islandicus "

 
 

S. solfataricus

 
 
 
 
 

Métallosphères

 
 
 
 

Acidianus brierleyi

 
 

" Ca. Aramenus "

 
 
 

Acidianus

 
 
 
 
 
 

Statut du génome

Les génomes complets ont été séquencés pour S. acidocaldarius DSM 639 (2 225 959 nucléotides ), S. solfataricus P2 (2 992 245 nucléotides) et S. tokodaii str. 7 (2 694 756 nucléotides).

Structure du génome

L'archéon Sulfolobus solfataricus a un chromosome circulaire composé de 2 992 245 pb. Une autre espèce séquencée, S. tokodaii a également un chromosome circulaire mais est légèrement plus petit avec 2 694 756 pb. Les deux espèces sont dépourvues des gènes ftsZ et minD, caractéristiques des Crenarchaeota séquencés. Ils codent également pour la citrate synthase et deux sous-unités de la 2-oxoacide:ferredoxine oxydoréductase, qui joue le même rôle que l'alpha-cétoglutarate déshydrogénase dans le cycle TCA (tricarboxylique/Krebs/acide citrique). Cela indique que Sulfolobus a un système de cycle TCA similaire à celui trouvé dans les mitochondries des eucaryotes. Les autres gènes de la chaîne respiratoire qui participent à la production d'ATP n'étaient pas similaires à ce que l'on trouve chez les eucaryotes. Le cytochrome c est un exemple qui joue un rôle important dans le transfert d'électrons à l'oxygène chez les eucaryotes. Cela a également été trouvé dans A. pernix K1. Étant donné que cette étape est importante pour un micro-organisme aérobie comme Sulfolobus , il utilise probablement une molécule différente pour la même fonction ou a une voie différente.

Structure cellulaire et métabolisme

Sulfolobus peut croître soit de manière lithoautotrophe en oxydant le soufre, soit en chimiohétérotrophie en utilisant du soufre pour oxyder des composés de carbone réduits simples. Cependant, une croissance hétérotrophe n'a été observée qu'en présence d'oxygène. Les principales voies métaboliques sont une voie glycolytique, une voie des pentoses phosphates et le cycle du TCA.

Toutes les Archaea ont des lipides avec des liaisons éther entre le groupe de tête et les chaînes latérales, ce qui rend les lipides plus résistants à la chaleur et à l'acidité que les lipides bactériens et eucaryotes liés aux esters. Les Sulfolobales sont connus pour leurs lipides tétraéthers inhabituels. Dans Sulfolobales, les lipides liés à l'éther sont joints de manière covalente à travers la "bicouche", formant des tétraéthers. Techniquement, donc, les tétraéthers forment une monocouche, pas une bicouche. Les tétraéthers aident les espèces de Sulfolobus à survivre aux acides extrêmes ainsi qu'aux températures élevées.

Écologie

S. solfataricus a été trouvé dans différentes zones, notamment le parc national de Yellowstone , le mont St. Helens , l' Islande , l' Italie et la Russie pour n'en nommer que quelques-uns. Sulfolobus est situé presque partout où il y a une activité volcanique . Ils prospèrent dans des environnements où la température est d'environ 80 °C avec un pH d'environ 3 et du soufre présent. Une autre espèce, S. tokodaii , a été localisée dans une station thermale acide à Beppu Hot Springs , Kyushu , Japon . Les sédiments d'environ 90 m sous le fond marin sur la marge continentale péruvienne sont dominés par des tétraéthers archéens intacts, et une fraction importante de la communauté est constituée d'archées sédimentaires taxonomiquement liées aux crénarches Sulfolobales (Sturt, et al. , 2004).

Réponse aux dommages de l'ADN

L'exposition de Sulfolobus solfataricus ou Sulfolobus acidocaldarius aux agents endommageant l'ADN L'irradiation UV, la bléomycine ou la mitomycine C a induit l'agrégation cellulaire. D'autres facteurs de stress physiques, tels que le pH ou le changement de température, n'ont pas induit d'agrégation, ce qui suggère que l'induction de l'agrégation est causée spécifiquement par des dommages à l'ADN. Ajon et al. ont montré que l'agrégation cellulaire induite par les UV médie l'échange de marqueurs chromosomiques à haute fréquence chez S. acidocaldarius . Les taux de recombinaison dépassaient ceux des cultures non induites jusqu'à trois ordres de grandeur. Bois et al. ont également montré que l'irradiation UV augmentait la fréquence de recombinaison due à l'échange génétique chez S. acidocaldarius . Frols et al. et Ajon et al. ont émis l'hypothèse que le processus de transfert d'ADN inductible par les UV et la réparation par recombinaison homologue subséquente représentent un mécanisme important pour maintenir l'intégrité des chromosomes chez S. acidocaldarius et S. solfataricus . Cette réponse peut être une forme primitive d'interaction sexuelle, similaire à la transformation bactérienne plus bien étudiée qui est également associée au transfert d'ADN entre les cellules conduisant à une réparation par recombinaison homologue des dommages à l'ADN.

L' opéron ups

L' opéron ups des espèces Sulfolobus est fortement induit par l'irradiation UV . Les pili codés par cet opéron sont utilisés pour favoriser l'agrégation cellulaire, qui est nécessaire pour l'échange ultérieur d'ADN entre les cellules, entraînant une recombinaison homologue . Une étude de l' opéron ups de Sulfolobales acidocaldarius a montré que l'un des gènes de l'opéron, saci-1497 , code pour une endonucléase III qui coupe l'ADN endommagé par les UV ; et un autre gène de l'opéron, saci-1500 , code pour une hélicase de type RecQ qui est capable de dérouler des intermédiaires de recombinaison homologue tels que les jonctions Holliday . Il a été proposé que Saci-1497 et Saci-1500 fonctionnent dans un mécanisme de réparation de l'ADN basé sur la recombinaison homologue qui utilise l'ADN transféré comme matrice. Ainsi, on pense que le système ups en combinaison avec la recombinaison homologue fournit une réponse aux dommages à l'ADN qui sauve Sulfolobales des menaces de dommages à l'ADN.

Sulfolobus comme hôte viral

Les virus lysogènes infectent Sulfolobus pour se protéger. Les virus ne peuvent pas survivre dans les conditions extrêmement acides et chaudes dans lesquelles Sulfolobus vit, et donc les virus utilisent Sulfolobus comme protection contre les éléments agressifs. Cette relation permet au virus de se répliquer à l'intérieur des archées sans être détruit par l'environnement. Les virus Sulfolobus sont des lysogènes tempérés ou permanents. Les lysogènes permanents diffèrent des bactériophages lysogènes en ce que les cellules hôtes ne sont pas lysées après l'induction de la production de Fuselloviridae et retournent finalement à l'état lysogène. Ils sont également uniques en ce sens que les gènes codant pour les protéines structurelles du virus sont constamment transcrits et que la réplication de l'ADN semble être induite. Les virus infectant les archées comme Sulfolobus doivent utiliser une stratégie pour échapper à une exposition directe prolongée au type d'environnement dans lequel vit leur hôte, ce qui peut expliquer certaines de leurs propriétés uniques.

Voir également

Les références

  • Madigan M; Martinko J, éd. (2005). Brock Biologie des micro-organismes (11e éd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-144329-7.

Lectures complémentaires

Revues scientifiques

Livres scientifiques

  • Stetter, KO (1989). "Ordre III. Sulfolobales ord. nov. Famille Sulfolobaceae fam. nov.". Dans JT Staley ; le député Bryant; N Pfennig; JG Holt (éd.). Manuel de bactériologie systématique de Bergey . 3 (1ère éd.). Baltimore : Williams & Wilkins Co. p. 169.

Bases de données scientifiques

Liens externes