Thermocoque -Thermococcus

Thermocoque
Classement scientifique
Domaine:
Archées
Royaume:
Euryarchaeota
Phylum:
Euryarchaeota
Classer:
Thermocoques
Commander:
Thermocoques
Famille:
Thermococcacées
Genre:
Thermocoque
Espèce

En taxonomie , Thermococcus est un genre de thermophile Archaea dans la famille du thermococcaceae .

Les membres du genre Thermococcus sont généralement des espèces de coccoïdes de forme irrégulière, dont la taille varie de 0,6 à 2,0 m de diamètre. Certaines espèces de Thermococcus sont immobiles et certaines espèces ont une motilité , utilisant les flagelles comme principal mode de déplacement. Ces flagelles existent généralement à un pôle spécifique de l'organisme. Ce mouvement a été observé à température ambiante ou à haute température, selon l'organisme spécifique. Chez certaines espèces, ces micro-organismes peuvent s'agréger et former des plaques blanc-gris. Les espèces sous Thermococcus prospèrent généralement à des températures comprises entre 60 et 105°C, soit en présence de fumeurs noirs (vents hydrothermaux), soit en présence de sources d'eau douce. Les espèces de ce genre sont strictement anaérobies et thermophiles. Ces organismes prospèrent à des niveaux de pH de 5,6 à 7,9. Des membres de ce genre ont été trouvés dans de nombreux systèmes de ventilation hydrothermale dans le monde, y compris des mers du Japon jusqu'au large des côtes de la Californie. Le sel de chlorure de sodium est généralement présent dans ces endroits à une concentration de 1% à 3%, mais n'est pas un substrat requis pour ces organismes, comme une étude a montré des membres de Thermococcus vivant dans des systèmes d'eau chaude douce en Nouvelle-Zélande, mais ils nécessitent une faible concentration. d'ions lithium pour la croissance. Les membres de Thermococcus sont décrits comme hétérotrophes, chimiotrophes et sont des sulfanogènes organotrophes; en utilisant des sources élémentaires de soufre et de carbone, notamment des acides aminés, des glucides et des acides organiques tels que le pyruvate.

Métabolisme

Métaboliquement, Thermococcus spp. ont développé une forme différente de glycolyse des eucaryotes et des procaryotes. Un exemple de voie métabolique pour ces organismes est le métabolisme des peptides, qui se déroule en trois étapes : d'abord, l'hydrolyse des peptides en acides aminés est catalysée par les peptidases, puis la conversion des acides aminés en acides céto est catalysée par les aminotransférases, et enfin, le CO 2 est libéré de la décarboxylation oxydative ou des acides céto par quatre enzymes différentes, ce qui produit des dérivés de coenzyme A qui sont utilisés dans d'autres voies métaboliques importantes. Les espèces de Thermococcus possèdent également l'enzyme rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase), qui est fabriquée à partir d'enzymes impliquées dans le métabolisme des acides nucléiques chez Thermococcus kodakarensis , montrant à quel point ces systèmes métaboliques sont vraiment intégrés pour ces micro-organismes hyperthermophiles. Certains nutriments sont limitants dans la croissance des cellules Thermococcus . Les nutriments qui affectent le plus la croissance cellulaire chez les espèces thermocoques sont les sources de carbone et d'azote. Étant donné que les espèces thermocoques ne génèrent pas métaboliquement tous les acides aminés nécessaires, certains doivent être fournis par l'environnement dans lequel ces organismes se développent. Certains de ces acides aminés nécessaires sont la leucine, l'isoleucine et la valine (les acides aminés à chaîne ramifiée). Lorsque les espèces de Thermococcus sont supplémentées avec ces acides aminés, elles peuvent les métaboliser et produire de l'acétyl-CoA ou du succinyl-CoA, qui sont d'importants précurseurs utilisés dans d'autres voies métaboliques essentielles à la croissance cellulaire et à la respiration. Thermococcus onnurineus ne possède pas les gènes nécessaires à la biosynthèse des nucléotides puriques et dépend donc de sources environnementales pour répondre à ses besoins en purines. Avec la technologie d'aujourd'hui, les membres de Thermococcus sont relativement faciles à cultiver en laboratoire et sont donc considérés comme des organismes modèles pour l'étude des voies physiologiques et moléculaires des extrêmophiles. Thermococcus kodakarensis est un exemple d' espèce modèle de Thermococcus , un micro-organisme dans lequel l'ensemble de son génome a été examiné et répliqué.

Écologie

Les espèces thermocoques peuvent croître entre 60 et 80°C, ce qui leur confère un grand avantage écologique pour être les premiers organismes à coloniser de nouveaux milieux hydrothermaux. Certaines espèces de thermocoques produisent du CO 2 , du H 2 et du H 2 S en tant que produits du métabolisme et de la respiration. Les relâchements de ces molécules sont ensuite exploités par d'autres espèces autotrophes, contribuant à la diversité des communautés microbiennes hydrothermales. Ce type de culture d'enrichissement continu joue un rôle crucial dans l'écologie des cheminées hydrothermales des grands fonds, suggérant que les thermocoques interagissent avec d'autres organismes via l'échange de métabolites, ce qui favorise la croissance des autotrophes. Les espèces de Thermococcus qui libèrent du H 2 à l'aide de plusieurs hydrogénases (y compris des hydrogénases dépendantes du CO) ont été considérées comme des biocatalyseurs potentiels pour les réactions de conversion eau-gaz.

Mécanismes de transport

Les espèces de Thermococcus sont naturellement compétentes pour capter l'ADN et incorporer l'ADN du donneur dans leurs génomes par recombinaison homologue. Ces espèces peuvent produire des vésicules membranaires (MV), formées par bourgeonnement à partir des membranes cellulaires les plus externes, qui peuvent capturer et obtenir des plasmides d'espèces Archaea voisines pour transférer l'ADN dans elles-mêmes ou dans les espèces environnantes. Ces MV sont sécrétées par les cellules en grappes, formant des nanosphères ou des nanotubes, maintenant les membranes internes continues. La compétence pour le transfert d'ADN et l'intégration de l'ADN du donneur dans le génome du receveur par recombinaison homologue est courante chez les archées et semble être une adaptation pour réparer les dommages à l' ADN dans les cellules receveuses (voir la sous-section Archaea « Transfert de gènes et échange génétique »).
Les espèces de Thermococcus produisent de nombreux MV, transférant de l'ADN, des métabolites et même des toxines chez certaines espèces; de plus, ces MV protègent leur contenu contre la thermodégradation en transférant ces macromolécules dans un environnement protégé. Les MV préviennent également les infections en capturant les particules virales. En plus de transporter des macromolécules, les espèces de Thermococcus utilisent des MV pour communiquer entre elles. De plus, ces MV sont utilisés par une espèce spécifique ( Thermococcus coalescens ) pour indiquer quand l'agrégation doit se produire, de sorte que ces microorganismes typiquement unicellulaires peuvent fusionner en une seule cellule massive.
Il a été rapporté que Thermococcus kodakarensis possède quatre éléments géniques intégrés de type virus contenant des précurseurs de sérine protéase de type subtilisine. A ce jour, seuls deux virus ont été isolés de Thermococcus spp., PAVE1 et TPV1. Ces virus existent dans leurs hôtes à l'état de porteur.
Le processus de réplication et d'allongement de l'ADN a été largement étudié chez T. kodakarensis . La molécule d'ADN est une structure circulaire composée d'environ 2 millions de paires de bases de long et possède plus de 2 000 séquences qui codent pour les protéines.

Technologie du futur

Une enzyme de Thermococcus , la Tpa-S ADN polymérase, s'est avérée plus efficace en PCR longue et rapide que la Taq-polymérase. Tk-SP, une autre enzyme de T. kodakarensis , peut dégrader les protéines prions anormales (PrPSc) ; les prions sont des protéines mal repliées qui peuvent causer des maladies mortelles dans tous les organismes. Tk-SP montre une large spécificité de substrat et des prions dégradés de façon exponentielle en laboratoire. Cette enzyme ne nécessite pas de calcium ou de tout autre substrat pour se replier, elle montre donc un grand potentiel dans les études réalisées jusqu'à présent. Des études supplémentaires ont été coordonnées sur l'enzyme phosphosérine phosphatase (PSP) de T. onnurineus , qui a fourni un élément essentiel dans la régulation de l'activité de la PSP. Cette information est utile pour les sociétés pharmaceutiques, car une activité anormale de la PSP entraîne une diminution importante des niveaux de sérine du système nerveux, provoquant des maladies et des complications neurologiques.
Thermocoque spp. peuvent augmenter l'efficacité de l'extraction de l'or jusqu'à 95% en raison de leurs capacités spécifiques en biolixiviation.

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes