- 一般的な特性
- グラム陰性
- 生息地
- 好気性です
- 好熱性です
- 従属栄養です
- わずかにアルカリ性の環境で繁栄します
- 多数の酵素を生成します
- 系統学と分類学
- 形態学
- ライフサイクル
- 細胞の構造と代謝
- 用途
- フラグメントを増幅する
- 生化学反応を触媒する
- ポリ塩化ビフェニル化合物の分解
Thermus aquaticusは、トーマスブロックによって1967年に発見された好熱菌で、デイノコッカスサーマス門にあります。グラム陰性、従属栄養、好気性微生物であり、本質的に熱安定性を持っています。
イエローストーン国立公園と北米のカリフォルニアにある50°C〜80°C、pH 6.0〜10.5のさまざまな温泉から得られます。また、人工の熱的生息地からも隔離されています。
サーマスアクアティクス。0.22μmミリポアフィルターに付着した細菌（スケール= 1μm）。
それは、変性のさまざまなサイクルを生き残る耐熱性酵素の源を構成します。この文脈では、タンパク質と酵素はバイオテクノロジー産業にとって特に興味深いものです。
これは、それを構成する酵素が遺伝子工学、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）、および科学的および法医学的研究ツールとして使用される方法です（Williams and Sharp、1995）。
一般的な特性
イエローストーンパークガイザー。Thermus aquaticusは間欠泉から分離されました。出典：Pixabay
グラム陰性
Thermus aquaticusは、グラム染色プロセスにかけられると、フクシア色になります。これは、ペプチドグリカンの壁が非常に薄いため、染料粒子がトラップされないためです。
生息地
この細菌は、非常に高い温度に耐えるように設計されています。これは、彼らの自然の生息地が、気温が50°Cを超える惑星上の場所であることを意味します。
この意味で、この細菌は間欠泉から分離されており、最も一般的なのはイエローストーン国立公園のものです。世界中の温泉から、人工の湯環境から。
好気性です
つまり、Thermus aquaticusは細菌であり、その代謝プロセスを実行するためには、酸素を利用できる環境にある必要があります。
好熱性です
これは、Thermus aquaticusの最も代表的な特徴の1つです。この細菌は、温度が非常に高い場所から分離されました。
Thermus aquaticusは、非常に特殊で耐性のある細菌です。なぜなら、それがサポートする温度と同じくらい高い温度では、ほとんどの生物のタンパク質は変性し、不可逆的にその機能を果たすことができなくなるためです。
このバクテリアの成長温度は40°C〜79°Cで、最適な成長温度は70°Cです。
従属栄養です
他の従属栄養生物と同様に、この細菌は、発生するために環境中に存在する有機化合物を必要とします。有機物の主な供給源は、周囲に存在する細菌や藻類、および周囲の土壌です。
わずかにアルカリ性の環境で繁栄します
Thermus aquaticusがそれを構成するタンパク質の機能を失うことなく発育できる最適pHは7.5〜8です。pHスケールの7は中性であることを覚えておく価値があります。これより上はアルカリ性で、下は酸性です。
多数の酵素を生成します
Thermus aquaticusは、高温の環境に住むことができるため、実験レベルで非常に有用な微生物です。
まあ、多くの調査を通じて、不思議なことに、同じ温度で他の微生物では変性して機能を失う多数の酵素を合成することが判明しています。
Thermus aquaticusが最もよく研究している酵素は次のとおりです。
- アルドラス
- Taq I制限酵素
- DNAリガーゼ
- アルカリホスファターゼ
- イソクエン酸デヒドロゲナーゼ
- アミロマルターゼ
系統学と分類学
この微生物は古典的なアプローチの下で組み立てられています：
- 王国：細菌
- 門：デイノコッカス-サーマス
- クラス：デイノコッチ
- 注文：Thermales
- 家族：サーマ科
- 属：サーマス
- 種：Thermus aquaticus。
形態学
バクテリアThermus aquaticusは、棒状バクテリア（桿菌）のグループに属しています。セルのサイズは約4〜10ミクロンです。顕微鏡下で非常に大きな細胞と小さな細胞を見ることができます。細胞表面に繊毛や鞭毛はありません。
Thermus aquaticusの細胞膜は、内部のプラズマ層、外部の粗面、中間層の3つの層で構成されています。
このタイプの細菌の際立った特徴の1つは、その内膜に桿体のように見える構造があり、それが円形体として知られていることです。
同様に、これらの細菌は細胞壁に非常に少ないペプチドグリカンを含み、グラム陽性菌とは異なり、リポタンパク質を含んでいます。
自然光にさらされると、細菌の細胞は黄色、ピンク色、または赤色に変わる可能性があります。これは、細菌細胞に含まれる色素によるものです。
遺伝物質はDNAが含まれている単一の環状染色体で構成されています。このうち、約65％はグアニンとシトシンのヌクレオチドで構成されており、チミンとアデニンのヌクレオチドは35％を占めています。
ライフサイクル
一般に、T。aquaticusを含む細菌は、細胞分裂によって無性生殖をします。単一のDNA染色体が複製を開始します。DNAポリメラーゼと呼ばれる酵素の存在により、すべての遺伝情報を娘細胞に継承できるように複製されます。20分以内に新しい染色体が完成し、細胞内の所定の位置に固定されます。
分裂は続き、25分後、2つの染色体は複製し始めました。セルの中央と38分に分裂が現れます。娘細胞は壁で区切られた分裂を示し、無性分裂は45-50分で終了します。（Dreifus、2012年）。
細胞の構造と代謝
グラム陰性菌であるため、ペプチドグリカンが位置する外膜（リポタンパク質層）とペリプラズム（水膜）があります。繊毛や鞭毛は観察されません。
これらの好熱性生物の脂質の組成は、高温での溶解を避けるために必要な化学的安定性を失うことなく、細胞プロセスの機能を維持するために、それらが発生する状況の温度の変動に適応する必要があります（Ray et al。 1971）。
一方、T。aquaticusは熱安定性酵素の真の源となっています。Taq DNAポリメラーゼは二重結合を生成することにより基質の溶解を触媒する酵素であるため、リアーゼ型酵素（結合の放出を触媒する酵素）に関連しています。
それは好熱性細菌に由来するため、高温での長時間のインキュベーションに抵抗します（Lamble、2009）。
各生物はその複製のためにDNAポリメラーゼを持っていますが、その化学組成のために高温に耐性がありません。そのため、taq DNAポリメラーゼは、ヒトのゲノムや他の種のゲノムからの配列を増幅するために使用される主な酵素です。
用途
フラグメントを増幅する
酵素の熱安定性により、PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）（Mas and Colbs、2001）などのin vitro複製によりDNA断片を増幅する技術に使用できます。
これには、最初と最後のプライマー（DNA合成の開始点を提供する短いヌクレオチド配列）、DNAポリメラーゼ、デオキシリボヌクレオチド三リン酸、バッファー溶液、およびカチオンが必要です。
すべての要素を備えた反応チューブを94〜98℃のサーマルサイクラーに入れ、DNAを1本鎖に分割します。
プライマーの性能が始まり、再び摂氏75〜80度の間で再加熱が行われます。DNAの5 '末端から3'末端への合成を開始します。
ここに、熱安定性酵素を使用することの重要性があります。他のポリメラーゼが使用された場合、プロセスを実行するために必要な極度の温度の間に破壊されます。
Kary MullisとCetus Corporationの他の研究者たちは、DNAの熱変性の各サイクル後に酵素を追加する必要がないことを発見しました。酵素はクローン化され、改変され、そして商業的販売のために大量に生産された。
生化学反応を触媒する
T.アクアティカスからのサーモアクティブセリンペプチダーゼaqualysin1によるグルテンの加水分解は、パン製造で80℃以上で始まります。
これにより、パン粉のテクスチャーに対する熱安定性グルテンの相対的な寄与が研究されています（Verbauwhede and Colb、2017）。
ポリ塩化ビフェニル化合物の分解
- ブロック、TD、フリーズH.サーマスアクアティクスgen。n。とsp。n。非胞子形成の極度の好熱菌。1969. J Bacteriol。98巻（1）289-297。
- Dreifus Cortes、ジョージ。微生物の世界。経済文化のための編集基金。メキシコ。2012。
- Ferreras P. Eloy R.バイオテクノロジーに関心のある耐熱性酵素の発現と研究。UniversidadAutonooma de Madrid。博士論文マドリード。2011。repositorio.uam.esで入手できます。
- Mas E、Poza J、Ciriza J、Zaragoza P、Osta RおよびRodellarC。ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）の理論的根拠。AquaTIC n Aqua 15、2001年11月。
- Ruiz-Aguilar、Graciela ML、微生物によるポリ塩化ビフェニル（PCB）の生物分解.. Acta Universitaria 2005、15（5-8月）。redalyc.orgで入手できます。
- シャープR、ウィリアムR.サーマスの種。Biothecnologyハンドブック。Springer Science Business Media、LLC。1995。