ميثانوسارسينا مازي

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

صور مجهرية بتقنية التباين الطوري (أ) وتقنية المقاطع الرقيقة (ب) لـ M. mazei . الصورة مأخوذة من Oshurkova et al . 2020 [ 1 ]
صورة مجهرية لأنواع البكتيريا التالية: Methanosarcina mazei JCM9314، و Methanopyrus kandleri، وMethanosarcina barkeri ، و Methanocaldococcus jannaschi . الصورة مأخوذة من Kanno et al. 2022. [ 2 ]

ميثانوسارسينا مازي هي نوع من أنواع الميثانوجينات من الفئة الثانية، وهي جزء من عتائق يوريكياركيوتا (التي كانت تُسمى سابقًا) . وقد عُرفت سابقًا باسم ميثانوكوكوس مازي ، [ 3 ] وميثانوكوكوس فريزيوس ، وميثانوسارسينا فريزيا . [ 4 ] [ 5 ]

اكتشاف

اكتُشفت بكتيريا M. mazei لأول مرة على يد مازيه عام 1915 (ووصفت آنذاك باسم Pseudosarcina) [ 6 ] ، وسُميت لأول مرة عام 1936 على يد ألبرت باركر. [ 3 ] عُزلت سلالة M. mazei Gö1، وهي السلالة النمطية، من محطة معالجة مياه الصرف الصحي في غوتينغن، ألمانيا، عام 1988 على يد فريدريش ويدل. [ 7 ] يمكن العثور على M. mazei في المياه العذبة والرواسب البحرية، [ 8 ] وكذلك في التربة الصقيعية . [ 1 ]

علم التشكل

تتميز بكتيريا Methanosarcina mazei بخلايا كروية الشكل يتراوح قطرها بين 1 و3 ميكرون، تتجمع معًا [ 9 ] مكونة طبقات S وطبقة خارجية من الميثانوكوندرويتين في المياه العذبة، وتنمو كخلايا منفردة مغلفة بطبقة S في المياه ذات الملوحة العالية. [ 10 ] تستطيع M. mazei إنتاج إنزيم يُسمى disaggregatase، للتحول من التجمعات إلى الخلايا المنفردة. [ 11 ] تتكون طبقة S في M. mazei بشكل أساسي من البروتين MM1976، الذي يحتوي على خمسة مواقع غلكزة . [ 10 ]

وُجد أن بعض سلالات M. mazei المعزولة من تايوان تحتوي على شعيرات وفجوات غازية. [ 12 ]

الجينوم

يتكون جينوم بكتيريا Methanosarcina mazei من كروموسوم دائري واحد [ 8 ] يبلغ طوله حوالي 4.1 مليون زوج قاعدي، ويحتوي على 3371 جينًا مُشفِّرًا للبروتين. [ 9 ] يستخدم هذا الجينوم منشأ تضاعف واحدًا، [ 13 ] ويبلغ متوسط ​​طول المنطقة بين الجينات 303 زوجًا قاعديًا، [ 14 ] وتبلغ نسبة المنطقة المُشفِّرة 75.15%، [ 15 ] ونسبة محتوى GC حوالي 41%. [ 14 ] ترتبط بكتيريا M. mazei ارتباطًا وثيقًا من الناحية التطورية ببكتيريا Methanosarcina acetivorans و Methanosarcina barkeri ، حيث تُشبه M. mazei إلى حد كبير الجينوم السلفي المُتوقع لهذه الأنواع الثلاثة. [ 14 ] يوجد مجموعتان كاملتان من جينات الانجذاب الكيميائي، يُرجَّح أنهما تُسهمان جزئيًا على الأقل في دعم تكوين الأغشية الحيوية. [ 8 ]

يحتوي العديد من نسخ جينوم M. mazei على مناطق غير مترجمة طويلة في الطرف 5' (تصل إلى 500 نيوكليوتيد) ، وهو أمر غير شائع في العديد من العتائق. تُستخدم جزيئات الحمض النووي الريبوزي الصغيرة المضادة للاتجاه (antisense sRNAs) في جميع أنحاء الجينوم للتنظيم، بما في ذلك تنظيم النيتروجين، ومن المحتمل أيضًا لتنظيم حركة العناصر المتحركة. [ 15 ]

استنادًا إلى تسلسلات الحمض النووي، تستخدم بكتيريا M. mazei أنظمة تضاعف الحمض النووي، والنسخ، والترجمة الخاصة بالعتائق، لكن أنظمة إصلاح الحمض النووي لديها أقرب إلى الأنظمة البكتيرية. [ 8 ] تُنتج M. mazei إنزيمات الثيرموسوم (الشابرونينات من المجموعة الثانية) بالإضافة إلى الشابرونينات من المجموعة الأولى، وهو على الأرجح أحد الأمثلة العديدة على النقل الجيني الأفقي من البكتيريا. [ 16 ] تظهر الجينات التي يُشتبه في اكتسابها من خلال النقل الجيني الأفقي متناثرة في جميع أنحاء الجينوم، مما يشير إلى أن M. mazei قد استقبلت جينات من العديد من العوائل. [ 8 ]

متطلبات النمو والتمثيل الغذائي

ينمو طحلب M. mazei في درجات حرارة تتراوح بين 8 و45 درجة مئوية، مع درجة حرارة مثلى تبلغ 40 درجة مئوية. ويبلغ الرقم الهيدروجيني الأمثل له 7.2، ولكنه يتحمل نطاقات تتراوح بين 5.5 و8.5. [ 9 ] ويمكنه النمو في محاليل ملحية تصل إلى 800 ملي مولار من أيونات الصوديوم ، [ 17 ] وتركيزات أمونيوم تصل إلى 3 غ/لتر، وتركيزات أحماض دهنية متطايرة تصل إلى 10 غ/لتر. ولمواجهة الإجهاد الملحي، ينتج طحلب M. mazei مركب N-أسيتيل-β-لايسين وينقل مركب جليسين-بيتاين. [ 8 ]

يتم تحفيز عملية تخليق ATP بواسطة أيونات الهيدروجين باستخدام A1A0 ATPase [ 18 ] و F420H2 dehydrogenase . [ 19 ]

تستطيع بكتيريا M. mazei استخدام مصادر كربون متنوعة لإنتاج الميثان ، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون ، والأسيتات، والميثانول، والميثيلامينات. [ 9 ] كما يمكنها اختزال الحديد الثلاثي في ​​الفيريهيدريت لتغذية عملية إنتاج الميثان بواسطة الميثيلوتروف وإنتاج الفيفيانايت . [ 20 ] وتستطيع M. mazei استقبال الإلكترونات من أنواع Geobacter عبر نقل الإلكترونات المباشر بين الأنواع (DIET). ولا تحتاج إلى سيتوكروم متعدد الهيم للمشاركة في هذه العملية. [ 21 ]

تطبيقات التكنولوجيا الحيوية

تُعدّ بكتيريا M. mazei مصدراً واعداً لإنتاج البلاستيك الحيوي، وتحلل الملوثات، والمعالجة الحيوية للمعادن الثقيلة . وقد تجعلها قدرتها على تحمل الأحماض العضوية والأمونيا والملوحة كائناً دقيقاً مفيداً في الإنتاج، وقد تم ابتكار العديد من الأدوات لهندستها، بما في ذلك تقنية كريسبر ، والمحفزات القابلة للتحريض، واستخدام إنزيمات سينثيتاز بيروليسيل-tRNA لتوسيع الكودونات. [ 9 ]

مراجع

  1. 1 2 أوشوركوفا، فيكتوريا؛ تروشينا، أولغا؛ تروبيتسين، فلاديمير؛ ريزمانوفا، يانا؛ بوتشكاريفا، أولغا؛ شيرباكوفا، فيكتوريا (18-12-2020). "توصيف بكتيريا Methanosarcina mazei JL01 المعزولة من التربة الصقيعية القطبية في العصر الهولوسيني ودراسة تعاونها مع بكتيريا Sphaerochaeta associata GLS2T" . المؤتمر الإلكتروني الدولي الأول لعلم الأحياء الدقيقة . MDPI. ص  4. doi : 10.3390/proceedings2020066004 .
  2. ↑ كانو، ناناكو؛ كاتو، شينغو؛ إيتو، تاكاشي؛ أوكوما، موريا؛ شيغيتو، شينسكي (يونيو 2022). "تحليل رامان الرنيني لنظائر فيتامين ب12 داخل الخلايا في العتائق المنتجة للميثان" . مجلة العلوم التحليلية المتقدمة . 3 ( 5-6 ): 165-173 . doi : 10.1002/ansa.202100042 . ISSN 2628-5452 . PMC 10989573. PMID 38716123 .   
  3. 1 2 باركر، هـ. ألبرت (1936). "دراسات حول البكتيريا المنتجة للميثان" . أرشيف علم الأحياء الدقيقة . 7 ( 1-5 ): 420-438 . Bibcode : 1936ArMic...7..420B . doi : 10.1007/BF00407414 . ISSN 0302-8933 . 
  4. ↑ بلوتيفوجل، ك.-هـ.؛ فيشر، يو. (1989-01-01). "نقل بكتيريا ميثانوكوكوس فريزيوس إلى جنس ميثانوسارسينا باسم ميثانوسارسينا فريزيا كومب. نوف" . المجلة الدولية لعلم البكتيريا المنهجي . 39 (1): 91-92 . doi : 10.1099/00207713-39-1-91 . ISSN 0020-7713 . 
  5. ↑ مايستروجوان، جي إم؛ بون، جي إي؛ ماه، آر إيه؛ مينايا، جي إيه جي إف؛ ساكس، إم إس؛ بون، دي آر (1992-10-01). "تصنيف وتحمل الملوحة لسلالات ميثانوسارسينا المحبة للحرارة المعتدلة، وتصنيف السلالات إلى أنواع، وترديد ميثانوسارسينا مازي وميثانوسارسينا فريزيا" . المجلة الدولية لعلم البكتيريا المنهجي . 42 (4): 561-567 . doi : 10.1099/00207713-42-4-561 . ISSN 0020-7713 . 
  6. ^ المتاهة، ف (10 يوليو 1915). "Ferment Formenique. تخمير Formenique de Lacetone. Procede de Culture Simple du Ferment Formenique". Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances et Memoires de la Societe de Biology . 78 : 398 – 405.
  7. ↑ ديبنماير، يو.؛ بلاوت، إم.؛ جوسوفي، إيه.؛ جوتشالك، جي. (5 ديسمبر 1988). "نظام ميثيل ريدوكتاز ميثيل-CoM من سلالة بكتيريا منتجة للميثان Göl لا يتطلب ATP للنشاط" . رسائل FEBS . 241 ( 1-2 ): 60-64 . Bibcode : 1988FEBSL.241...60D . doi : 10.1016/0014-5793(88)81031-7 . ISSN 0014-5793 . PMID 3197839 .  
  8. 1 2 3 4 5 6 ديبنماير، أوي؛ يوهان، أندريه؛ هارتش، توماس. ميركل، راينر. شميتز، روث أ. مارتينيز أرياس، روزا؛ حنة، أنكي؛ ويزر، أرنيم؛ بومر، سيباستيان. جاكوبي، كارستن؛ بروجمان، هولجر. لينارد، تانيا؛ كريستمان، أندرياس. بوميكي، ميشتيلد؛ ستيكل ، سيلك (يوليو 2002). “جينوم Methanosarcina mazei: دليل على نقل الجينات الجانبي بين البكتيريا والعتائق”. مجلة علم الأحياء الدقيقة الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية . 4 (4): 453– 461. ISSN 1464-1801 . بميد 12125824 .  
  9. 1 2 3 4 5 سارانيا، س.؛ دهانيثي، س.؛ ثامانا، ل.؛ لينسي، ل. لوردو؛ سوروليناثي، م.؛ تشيلاباندي، ب. (أكتوبر 2025). "ما وراء تكوين الميثان: Methanosarcina mazei في التكنولوجيا الحيوية والبحوث الطبية الحيوية" . علم الأحياء الدقيقة للأنظمة والتصنيع الحيوي . 5 (4): 1430–1453 . دوى : 10.1007 / s43393-025-00383-y . ردمك 2662-7655 . 
  10. 1 2 فرانكوليون، ديبورا ر.؛ بونثيونغ، بينماني؛ يانغ، يانان؛ كيم، أون مي؛ يتربيرغ، أ. جيمي؛ ديني، باتريشيا أ.؛ ديني، بول س.؛ لو، جوزيف أ.؛ غونسالوس، روبرت ب.؛ أوغورزاليك لو، راشيل ر. (13 مارس 2009). "بروتينات الطبقة السطحية، والبروتينات السطحية المتاحة، وبروتينات ربط كونكانافالين أ في بكتيريا ميثانوسارسينا أسيتيفورانس وميثانوسارسينا مازي " . مجلة أبحاث البروتينات . 8 (4 ) : 1972-1982 . doi : 10.1021/pr800923e . ISSN 1535-3893 . PMC 2666069. PMID 19228054 .   
  11. ↑ زون، لي؛ ماه، آر إيه؛ بون، دي آر (ديسمبر 1990). "عزل وتوصيف إنزيم ديساغريغاتاز من ميثانوسارسينا مازي إل واي سي" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 56 (12): 3693-3698 . Bibcode : 1990ApEnM..56.3693X . doi : 10.1128/aem.56.12.3693-3698.1990 . ISSN 0099-2240 . PMC 185053. PMID 2082820 .   
  12. ↑ لاي، مي-تشين؛ شو، تشين-مينغ؛ تشين، شنغ-تشونغ؛ لاي، لي-جين؛ تشيو، مينغ-شينغ؛ هوا، جاك جاي (2000-07-01). "سلالة Methanosarcina mazei O1M9704، ميثانوجين ذو أنبوب جديد معزول من بيئة مصب النهر" . علم الأحياء الدقيقة الحالي . 41 (1): 15-20 . doi : 10.1007/s002840010084 . ISSN 1432-0991 . PMID 10919393 .  
  13. ↑ تشانغ، رين؛ تشانغ، تشون تينغ (يناير 2005). "تحديد مواقع بدء التضاعف في جينومات العتائق باستخدام طريقة منحنى Z" . العتائق . 1 ( 5): 335-346 . doi : 10.1155/2005/509646 . ISSN 1472-3646 . PMC 2685548. PMID 15876567 .   
  14. 1 2 3 مايدر، دينيس ل.؛ أندرسون، إيان؛ بريتين، توماس س.؛ بروس، ديفيد س.؛ جيلنا، بول؛ هان، كليف س.؛ لابيدوس، آلا؛ ميتكالف، ويليام و.؛ سوندرز، إليزابيث؛ تابيا، روكسان؛ ساورز، كيفن ر. (15 نوفمبر 2006). "جينوم ميثانوسارسينا باركيري: تحليل مقارن مع ميثانوسارسينا أسيتيفورانس وميثانوسارسينا مازي يكشف عن إعادة ترتيب واسعة النطاق داخل جينومات الميثانوسارسينا" . مجلة علم البكتيريا . 188 (22): 7922-7931 . doi : 10.1128/JB.00810-06 . ISSN 0021-9193 . OSTI 901505. PMC 1636319 . PMID 16980466 .    
  15. 1 2 ياغر، دومينيك؛ شارما، سينثيا م.؛ تومسن، ينس؛ إيلرز، كلوديا؛ فوغل، يورغ؛ شميتز، روث أ. (22-12-2009). "تحليل التسلسل العميق لنسخة Methanosarcina mazei Gö1 استجابةً لتوافر النيتروجين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 106 (51): 21878-21882 . Bibcode : 2009PNAS..10621878J . doi : 10.1073 / pnas.0909051106 . ISSN 1091-6490 . PMC 2799843. PMID 19996181 .   
  16. ↑ كلونكر، دانيال؛ هاس، بيرند؛ هيرترايتر، أنجيلا؛ فيغيريدو، لويس؛ نايلور، دين جيه؛ فايفر، غونتر؛ مولر، فولكر؛ ديبنماير، أوفه؛ غوتشالك، غيرهارد؛ هارتل، إف. أولريش؛ هاير-هارتل، ماناجيت (أغسطس 2003). "تعايش بروتينات الشابرونين من المجموعتين الأولى والثانية في الأركيون ميثانوسارسينا مازي" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 278 (35): 33256-33267 . doi : 10.1074/jbc.m302018200 . ISSN 0021-9258 . PMID 12796498 .  
  17. ↑ ساوم، ريجينا؛ مينغوت، آنا؛ سانتوس، هيلينا؛ مولر، فولكر (24 أبريل 2009). "فرع جديد في شبكة تنظيم الضغط الأسموزي لبكتيريا ميثانوسارسينا مازي Gö1: يمكن استبدال Nε- أسيتيل- β-ليسين بالغلوتامات والألانين" . علم الأحياء الدقيقة البيئية . 11 (5): 1056-1065 . doi : 10.1111/j.1462-2920.2008.01826.x . ISSN 1462-2912 . PMID 19452593 .  
  18. ↑ بيزا، كيم ي.؛ وايدنر، كلوديا؛ مايشاك، هايكو؛ كافرمان، هولجر؛ مولر، فولكر (ديسمبر 2007). "أيون الاقتران في إنزيمات ATP سينثاز في الميثانواركيا: H+ مقابل Na+ في إنزيم ATP سينثاز A1Ao من الأركيا Methanosarcina mazei Gö1" . رسائل علم الأحياء الدقيقة FEMS . 277 (1): 56-63 . doi : 10.1111/j.1574-6968.2007.00939.x . PMID 17986085 . 
  19. ↑ ديبنماير، يو. (2002)، الكيمياء الحيوية الفريدة لتكوين الميثان ، التقدم في أبحاث الأحماض النووية والبيولوجيا الجزيئية، المجلد 71، إلسيفير، الصفحات 223-283 ، doi : 10.1016/s0079-6603(02)71045-3 ، ISBN   978-0-12-540071-8PMID 12102556 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أبريل 2026 
  20. ↑ غو، تشاوجي؛ لو، ياهي (19 مارس 2025). كان، إسحاق (محرر). "الاستقلاب المشترك لاختزال الفيريهيدريت وإنتاج الميثان عن طريق تفكيك الميثيل بواسطة ميثانوسارسينا مازي" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي . 91 (3) e02238-24. Bibcode : 2025ApEnM..91E2238G . doi : 10.1128/aem.02238-24 . ISSN 0099-2240 . PMC 11921357. PMID 39945533 .   
  21. ↑ يي، مون أو؛ روتارو، أميليا إيلينا (15 يناير 2020). "امتصاص الإلكترونات خارج الخلية في ميثانوسارسيناليس مستقل عن السيتوكرومات متعددة الهيم من النوع ج" . التقارير العلمية . 10 (1) 372. Bibcode : 2020NatSR..10..372Y . doi : 10.1038/s41598-019-57206-z . ISSN 2045-2322 . PMC 6962339. PMID 31941946 .