Краткое описание генома бактерии Ruminiclostridium thermocellum AD2 |
|
| C. thermocellum[7]
|
Описание бактерии и ее значениеКак и большинство видов из рода Clostridium, C. thermocellum имеет стерженеобразную форму тела. Этот вид относится к грам-положительным бактериям ,то есть клетки их тела окружены одной мембраной из липидного бислоя. Снаружи клеточной мембраны находится толстая клеточная стенка из муреина. C. thermocellum является анаэробным и термофильным организмом, производящим споры. Кроме того, эта бактерия имеет специальные клеточные структуры, позволяющие ей передвигаться в окружающей среде. Так как бактерия содержит уникальную систему ферментов, способную расщеплять нерастворимую целлюлозу, превращая ее в этанол (что имеет большое значение в производстве энергии из биомассы), геном этого организма был полностью секвенирован. Из - за способности разрушать целлюлозу, С. thermocellum,вероятно, может быть выделен из многих растительных организмов. Помимо этого, данный вид может быть выделен из коровьего и конского навоза , так как он необходим в пищеварительной системе этих животных для переработки целлюлозы травы.[1] |
Структура ГеномаВ геноме C. thermocellum присутствует 3,843,301 пар оснований, которые составляют 3307 генов . Нуклеотиды составляют одну двухцепочечную кольцевую ДНК. C. thermocellum , как и все другие прокариоты, не имеет истинного ядра. Вместо этого весь геном плотно упакован в небольшой области , называемой нуклеоидом. В дополнение к круговой хромосоме, C. thermocellum также имеет плазмиду , которая является внехромосомным генетическим элементом , который не существенно влияет на образ жизни бактерии. Поскольку C. thermocellum способен расщеплять целлюлозу, ДНК бактерии содержит специфические нуклеотидные последовательности , которые составляют гены ,кодирующие системы ферментов, которые необходимы для расщепления целлюлозы. [1] | C. thermocellum[6]  |
Структура клеток и обмен веществ | |
|
Общая внутренняя структура С. thermocellum подобена структуре большинства палочковидных бактерий. Самое интересная особенность этой бактерии - способность разлагать нерастворимую целлюлозу. При расщеплении целлюлозы клетки C. thermocellum должны быть закреплены на поверхности растений. Для прикрепоения бактерии имеют спицеализированные структуры - пили. С точки зрения производства энергии С. thermocellum, являясь анаэробным организмом, получает большую часть своей энергии через метаболический процесс ферментации. Скорее всего, бактерии используют небольшие молекулы сахара , такие как глюкоза , полученные в результате разрушения целлюлозы растений для получения энергии в процессе ферментации. Клетоки C. thermocellum содержат целлюлосомы (многокомпонентные белковые агрегаты,присутствующие в клетках целлюлолитических микроорганизмов и содержащие все ферменты, обеспечивающие полное расщепление целлюлозы). Целлюлосома содержит около 20 каталитических ферментов, которые кодируются более чем 100 генами. Некоторые из генов участвуют в процессе синтеза ферментов , в то время как другие отвечают за регулирование активность целлюлосомы.[1] Целлюлосома представляет собой чрезвычайно сложный белковый комплекс , состоящий из почти 20 различных каталитических субъединиц размером от около 40 до 180 кДа , с общей молекулярной массой в миллионы. Ключевой особенностью целлюлосомы является негидролитическая "Скаффолдин" субъединица , которая объединяет различные каталитические субъединицы в комплекс через взаимодействие между ее повторяющимися "Когезин" доменов и дополняют друг друга "dockerin" домены на каталитических субъединиц.[8] Система целлюлазы бактерии значительно отличается от грибных целлюлаз из-за ее высокой активности на кристаллической целлюлозе , такой как хлопок . Однако, существуют некоторые недостатки в использовании организма в биотехнологии всвязи с крайне низким выходом этанола, из-за разветвленных путей брожения, продуктами которых являеются ацетат , формиат , и лактат вместе с этанолом . Существует также доказательство торможения процесса расщепления из-за присутствия водорода. Некоторые недавние исследования были направлены на оптимизацию этанол-продуцирующих метаболических путей в надежде на создание более эффективной конверсии биомассы.[2] | |
 Схема целлюлосомы C. thermocellum | |
Экологические особенности | |
| Clostridium thermocellum живут в анаэробных, термофильных условиях и, скорее всего, взаимодействуют с организмами, имеющие целлюлозу в своем составе. Способность этого организма расщеплять целлюлозу означает, что он может жить практически в любой среде, содержащей органические соединения: в почве, отложениях в водоемах, а также в кишечном тракте животных. Весьма вероятно, что С. thermocellum присутствует в кишечном тракте животных, особенно у сельскохозяйственных животных, как лошади и коровы, так как они питаются травой. Собственные ферменты животных не способны расщеплять целлюлозу. Тем не менее, коровы и лошади могут питаться, потому что это C. thermocellum, скорее всего, содействует разрушению целлюлозы в пищеварительном тракте животных. Эта бактерия, способная разлагать целлюлозу, влияет на окружающую среду, внося вклад в углеродный цикл и способствуя разложению биомассы. [1] | 
C. thermocellum [5] |
С. thermocellum штамм AD2 получают из мутантного штамма с нарушенной адгезией целлюлозы и он играет решающую роль в описании исходной концепции целлюлосома.[3] | |
| Узнать подробнее о белке " Рибокуклеаза J" C. thermocellum можно здесь | |
Источники: |
|
| Главнaя страница | |
