Наноархея: уникальный симбионт из гидротермальных источников.
Nanoarchaeum equitans
Nanoarchaeum equitans: уникальный археон, обнаруженный в гидротермальных источниках Исландии и Йеллоустоуна. Термофил, растет при высоких температурах и pH 6.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Вид археона
Species of archaeon
Nanoarchaeum equitans – это вид морских археев, обнаруженный в 2002 году в гидротермальном источнике у побережья Исландии на хребте Колбейнси Карлом Стеттером. Предложено считать его первым видом в новом типе и единственным видом в роде Nanoarchaeum. Штаммы этого микроба также были найдены на Субполярном срединно-океаническом хребте и в Обсидиановом бассейне в Национальном парке Йеллоустоун. Поскольку он растет при температурах, близких к точке кипения, около , он считается термофилом. Оптимальный рост достигается в среде с pH 6 и соленостью 2%. Nanoarchaeum, по-видимому, является облигатным симбионтом археи Ignicoccus; для выживания он должен находиться в контакте с организмом-хозяином. Nanoarchaeum equitans не способен синтезировать липиды, но получает их от хозяина. Диаметр его клеток составляет всего 400 нм, что делает его самым маленьким из известных живых организмов и самым маленьким из известных археев. Геном N. equitans состоит из одной кольцевой хромосомы и имеет среднее содержание GC – 31,6%. В нем отсутствуют почти все гены, необходимые для синтеза аминокислот, нуклеотидов, кофакторов и липидов, но присутствуют гены, кодирующие все необходимое для репарации и репликации. N. equitans содержит несколько генов, кодирующих белки, участвующие в рекомбинации, что позволяет предположить, что N. equitans способен к гомологичной рекомбинации. В общей сложности 95% его ДНК кодирует белки или стабильные молекулы РНК. N. equitans имеет небольшие выросты, исходящие из его кольцевой структуры. Поверхность клетки покрыта тонким S-слоем в виде решетки, который обеспечивает структуру и защиту всей клетки.
Nanoarchaeum equitans is a species of marine archaea that was discovered in 2002 in a hydrothermal vent off the coast of Iceland on the Kolbeinsey Ridge by Karl Stetter. It has been proposed as the first species in a new phylum, and is the only species within the genus Nanoarchaeum. Strains of this microbe were also found on the Sub polar Mid Oceanic Ridge, and in the Obsidian Pool in Yellowstone National Park. Since it grows in temperatures approaching boiling, at about , it is considered to be a thermophile. It grows best in environments with a pH of 6, and a salinity concentration of 2%. Nanoarchaeum appears to be an obligate symbiont on the archaeon Ignicoccus; it must be in contact with the host organism to survive. Nanoarchaeum equitans cannot synthesize lipids but obtains them from its host. Its cells are only 400 nm in diameter, making it the smallest known living organism, and the smallest known archaeon. N. equitans genome consists of a single circular chromosome, and has an average GC content of 31.6%. It lacks almost all of the genes required for the synthesis of amino acids, nucleotides, cofactors, and lipids, but encodes everything needed for repair and replication. N. equitans contains several genes that encode proteins employed in recombination, suggesting that N. equitans can undergo homologous recombination. A total of 95% of its DNA encodes for proteins or stable RNA molecules. N. equitans has small appendages that come out of its circular structure. The cell surface is covered by a thin, lattice shaped S layer, which provides structure and protection for the entire cell.
Геном
Mycoplasma genitalium (580 Кбп в размере, с 515 белкокодирующими генами) считался клеточной единицей с самым маленьким геномом до 2003 года, когда был секвенирован Nanoarchaeum (491 Кбп, с 536 белкокодирующими генами). Генетически, Nanoarchaeum примечателен тем, что его последовательность 16S рРНК не обнаруживается большинством распространенных методов. Первоначальное исследование одноцепочечной рибосомальной РНК показало, что организм, вероятно, принадлежит к домену Archaea. Однако его отличие от существующих типов, "Euryarchaeota" и Thermoproteota, было столь же велико, как и различие между самими типами. Поэтому ему был присвоен собственный тип, названный "Nanoarchaeota". Однако другая группа исследователей (см. Ссылки) сравнила все открытые рамки считывания с геномами других Archaea. Они утверждают, что первоначальная выборка, основанная только на рибосомальной РНК, была смещенной, и Nanoarchaeum на самом деле принадлежит к типу "Euryarchaeota". Секвенирование генома Nanoarchaeum позволило получить обширную информацию о биологии организма. Гены для нескольких жизненно важных метаболических путей отсутствуют. Nanoarchaeum не способен синтезировать большинство нуклеотидов, аминокислот, липидов и кофакторов. Клетка, скорее всего, получает эти биомолекулы от Ignicoccus. В частности, у N. equitans отсутствуют все гены, кодирующие биосинтез пуриновых нуклеотидов, присутствующие у других организмов. Однако, в отличие от многих паразитических микробов, Nanoarchaeum обладает множеством ферментов репарации ДНК, а также всем необходимым для репликации, транскрипции и трансляции ДНК. Это может объяснить отсутствие в геноме больших участков некодирующей ДНК, характерных для других паразитов. Способность организма к самостоятельному производству АТФ также вызывает вопросы. Nanoarchaeum не способен метаболизировать водород и серу для получения энергии, как это делают многие термофилы. Он содержит пять субъединиц АТФ-синтазы, а также пути окислительного деаминирования. В настоящее время неизвестно, получает ли он энергию из биологических молекул, импортируемых из Ignicoccus, или непосредственно из АТФ. Геном и протеомный состав N. equitans несут признаки двойной адаптации – к высоким температурам и к облигатному паразитизму (или симбиозу).
Mycoplasma genitalium (580 Kbp in size, with 515 protein coding genes) was regarded as a cellular unit with the smallest genome size until 2003 when Nanoarchaeum was sequenced (491 Kbp, with 536 protein coding genes). Genetically, Nanoarchaeum is peculiar in that its 16S RNA sequence is undetectable by the most common methods. Initial examination of single stranded ribosomal RNA indicated that the organism most likely belonged to the Archaea domain. However, its difference from the existing phyla, "Euryarchaeota" and Thermoproteota, was as great as the difference between the phyla. Therefore, it was given its own phylum, called "Nanoarchaeota". However, another group (see References) compared all of the open reading frames to the other Archaea. They argue that the initial sample, ribosomal RNA only, was biased and Nanoarchaeum actually belongs to the "Euryarchaeota" phylum. The sequencing of the Nanoarchaeum genome has revealed a wealth of information about the organism's biology. The genes for several vital metabolic pathways appear to be missing. Nanoarchaeum cannot synthesize most nucleotides, amino acids, lipids, and cofactors. The cell most likely obtains these biomolecules from Ignicoccus. In particular, N. equitans lacks all of the genes that encode purine nucleotide biosynthesis in other organisms. However, unlike many parasitic microbes, Nanoarchaeum has many DNA repair enzymes, as well as everything necessary to carry out DNA replication, transcription, and translation. This may explain why the genome lacks the large stretches of non coding DNA characteristic of other parasites. The organism's ability to produce its own ATP is also in question. Nanoarchaeum lacks the ability to metabolize hydrogen and sulfur for energy, as many thermophiles do. It does have five subunits of an ATP synthase as well as pathways for oxidative deamination. Whether it obtains energy from biological molecules imported from Ignicoccus, or whether it receives ATP directly is currently unknown. The genome and proteome composition of N. equitans are marked with the signatures of dual adaptation – one to high temperature and the other to obligate parasitism (or symbiosis).