رودوباكتر سفايرويدس

الموسوعة الحرة

رودوباكتر سفايرويدس
رودوباكتر سفايرويدس
التصنيف العلمي
اِختِصاص:
البكتيريا
الشعبة:
الزائفة الزنجارية
فصل:
ألفا بروتيوباكتيريا
طلب:
رودوباكتيراليس
عائلة:
رودوباكتيرسيا
جنس:
رودوباكتر
صِنف:
ر.سفايرويدس
الاسم الثنائي
رودوباكتر سفايرويدس
(فان نيل، 1944) إيمهوف وآخرون، 1984

Rhodobacter sphaeroides هو نوع من البكتيريا الأرجوانية ؛ وهي مجموعة من البكتيريا التي يمكنها الحصول على الطاقة من خلال التمثيل الضوئي . أفضل ظروف نموها هي التغذية الضوئية اللاهوائية ( الضوئية ذاتية التغذية والضوئية ذاتية التغذية ) والكيمياء الهوائية في غياب الضوء. [1] R. sphaeroides قادرة أيضًا على تثبيت النيتروجين . [ 2] إنها متنوعة بشكل ملحوظ من الناحية الأيضية، حيث إنها قادرة على النمو غيري التغذية عن طريق التخمير والتنفس الهوائي واللاهوائي. وقد حفز هذا التنوع الأيضي التحقيق في R. sphaeroides كمصنع للخلايا الميكروبية للتطبيقات التكنولوجية الحيوية. [3]

تم عزل Rhodobacter sphaeroides من البحيرات العميقة والمياه الراكدة. [2]

Rhodobacter sphaeroides هي واحدة من الكائنات الحية الأكثر أهمية في دراسة التمثيل الضوئي للبكتيريا. لا تتطلب ظروفًا غير عادية للنمو وهي فعالة بشكل لا يصدق . يعد تنظيم آليات التمثيل الضوئي الخاصة بها محل اهتمام كبير للباحثين، حيث أن R. sphaeroides لديها نظام معقد لاستشعار توترات O 2. [4] أيضًا، عند تعرضها لانخفاض في الضغط الجزئي للأكسجين، تطور R. sphaeroides انثناءات في غشاءها الخلوي. يوجد جهاز التمثيل الضوئي في هذه الانثناءات. [4] تُعرف هذه الانثناءات أيضًا باسم الكروماتوفورات.

إن جينوم R. sphaeroides مثير للاهتمام أيضًا إلى حد ما. فهو يحتوي على كروموسومين، أحدهما بطول 3 ميجا بايت (CI) والآخر بطول 900 كيلو بايت (CII)، وخمسة بلازميدات طبيعية. يتم مضاعفة العديد من الجينات بين الكروموسومين ولكن يبدو أنها منظمة بشكل مختلف. علاوة على ذلك، يبدو أن العديد من إطارات القراءة المفتوحة (ORFs) على CII تشفر بروتينات ذات وظيفة غير معروفة. عندما يتم تعطيل الجينات ذات الوظيفة غير المعروفة على CII، ينتج عن ذلك العديد من أنواع التغذية الذاتية، مما يؤكد أن CII ليس مجرد نسخة مقطوعة من CI. [5]

الحمض النووي الريبوزي الصغير غير المشفر

تم التعرف على الحمض النووي الريبوزي الصغير للبكتيريا كمكونات للعديد من الشبكات التنظيمية. تم التعرف على عشرين من الحمض النووي الريبوزي الصغير تجريبياً في Rhodobacter spheroides ، وقد تبين أن الكثير منها يتأثر بالتعرض للأكسجين الأحادي ( 1O2 ). [6] 1O2 الذي يولد الإجهاد التأكسدي الضوئي، يتم تصنيعه بواسطة البكتيريا الكلوروفيل عند التعرض للأكسجين والضوء. وقد تبين أن أحد الحمض النووي الريبوزي الصغير المستحث بواسطة 1O2 SorY (1O2 resist RNA Y ) يتم تحريضه في ظل العديد من ظروف الإجهاد ويمنح مقاومة ضد 1O2 من خلال التأثير على ناقل الأيض. [7] SorX هو ثاني 1O2 sRNA المستحث والذي يعاكس الإجهاد التأكسدي من خلال استهداف mRNA لناقل. كما أن له تأثيرًا على المقاومة ضد بيروكسيدات الهيدروكربون العضوية . [8] لقد ثبت أن مجموعة من أربعة sRNA متجانسة تسمى CcsR للـ RNA المحفوظ المستحث بواسطة إجهاد نمط CCUCCUCCC تلعب دورًا في مقاومة الإجهاد التأكسدي الضوئي أيضًا. [9] PcrZ (RNA Z للتحكم في التمثيل الضوئي) الذي تم تحديده في R. sphaeroides، هو sRNA متفاعل يعمل على مواجهة تحريض جينات التمثيل الضوئي المعتمدة على الأكسدة والاختزال ، بوساطة منظمات البروتين. [10]

الاسْتِقْلاب

تشفر R. sphaeroides العديد من أكسيدات الطرفية التي تسمح بنقل الإلكترون إلى الأكسجين ومستقبلات الإلكترون الأخرى (مثل DMSO أو TMAO ). [11] لذلك، يمكن لهذا الكائن الحي الدقيق أن يتنفس في ظل ظروف مؤكسدة وميكروأكسجينية ونقص أكسجين في ظل ظروف الضوء والظلام. علاوة على ذلك، فهو قادر على قبول مجموعة متنوعة من ركائز الكربون، بما في ذلك جزيئات C1 إلى C4 والسكريات والأحماض الدهنية. [12] توجد العديد من المسارات لاستقلاب الجلوكوز في جينومه، مثل مسار Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) ومسار Entner-Doudoroff (ED) ومسار فوسفات البنتوز (PP). [13] مسار ED هو مسار التحلل السكري السائد في هذا الكائن الحي الدقيق، [14] بينما يساهم مسار EMP بدرجة أقل فقط. [15] إن التباين في توافر العناصر الغذائية له تأثيرات مهمة على فسيولوجيا هذه البكتيريا. على سبيل المثال، يؤدي انخفاض مستويات الأكسجين إلى تنشيط تخليق آليات التمثيل الضوئي (بما في ذلك الأنظمة الضوئية ومجمعات الهوائيات والأصباغ). وعلاوة على ذلك، يؤدي استنفاد النيتروجين في الوسط إلى تحفيز تراكم بولي هيدروكسي بيوتيرات داخل الخلايا ، وهو بوليمر احتياطي. [16]

التطبيقات التكنولوجية الحيوية

يوجد نموذج أيضي على مستوى الجينوم لهذا الكائن الدقيق، [17] والذي يمكن استخدامه للتنبؤ بتأثير التلاعبات الجينية على تدفقاته الأيضية. لتسهيل تحرير الجينوم في هذا النوع، تم تطوير أداة تحرير الجينوم CRISPR/Cas9 [18] وتوسيعها. [19] علاوة على ذلك، تمت دراسة تقسيم التدفقات داخل الخلايا بالتفصيل، أيضًا بمساعدة 13 نظير جلوكوز-C. [15] [20] بشكل عام، يمكن استخدام هذه الأدوات لتحسين R. sphaeroides كمصنع للخلايا للتكنولوجيا الحيوية الصناعية . [3 ]

سمحت معرفة فسيولوجيا R. sphaeroides بتطوير العمليات التكنولوجية الحيوية لإنتاج بعض المركبات الذاتية. وهي الهيدروجين والبولي هيدروكسي بيوتيرات والأيزوبرينويدات (مثل الإنزيم المساعد Q10 والكاروتينات ) . علاوة على ذلك ، يتم استخدام هذا الكائن الدقيق أيضًا لمعالجة مياه الصرف الصحي . يحدث تطور الهيدروجين من خلال نشاط إنزيم النيتروجيناز ، [ 21] بينما يتم تصنيع الإيزوبرينويدات بشكل طبيعي عبر مسار MEP الذاتي . تم تحسين المسار الأصلي من خلال الهندسة الوراثية لتحسين تخليق الإنزيم المساعد Q10 . [22] بدلاً من ذلك، تم الحصول على تحسين تخليق الإيزوبرينويد من خلال إدخال مسار ميفالونات غير متجانس . [23] [16] الهندسة المعتمدة على علم الأحياء التركيبي لعملية التمثيل الغذائي لـ R. sphaeroides ، جنبًا إلى جنب مع الاستبدال الوظيفي لمسار MEP بمسار mevalonate ، [24] سمحت بزيادة الإنتاج البيولوجي للإيزوبرينويدات في هذا النوع. [25]

الاسم المقبول

  • Rhodobacter sphaeroides (فان نيل 1944) إيمهوف وآخرون، 1984 [26]

المرادفات

  • رودوكوكوس صغير موليش 1907
  • رودوكوكوس كابسولاتوس موليش 1907
  • رودوسفيرا كابسولاتا (موليش) بوكانان 1918
  • رودوسفيرا الصغرى (موليش) بيرجي وآخرون. 1923
  • Rhodorrhagus الصغرى (موليش) بيرجي وآخرون. 1925
  • Rhodorrhagus capsulatus (موليش) بيرجي وآخرون. 1925
  • Rhodorrhagus capsulatus Bergey et al. 1939
  • Rhodopseudomonas sphaeroides فان نيل 1944
  • رودوبسيودوموناس كروية الشكل فان نيل 1944
  • رودوراجاس كرويدس (فان نيل) بريسو 1955


إعادة التصنيف

في عام 2020، أوصي بنقل Rhodobacter sphaeroides إلى جنس Cereibacter . [27] هذا هو الاسم المستخدم حاليًا في قاعدة بيانات تصنيف NCBI.

مراجع

  1. ^ Mackenzie C، Eraso JM، Choudhary M، Roh JH، Zeng X، Bruscella P، وآخرون (2007). "مغامرات ما بعد الجينوم مع Rhodobacter sphaeroides ". Annu Rev Microbiol . 61 : 283–307. doi :10.1146/annurev.micro.61.080706.093402. PMID  17506668.
  2. ^ من جامعة تكساس حول Rhodobacter sphaeroides محفوظ في 2009-07-10 على موقع Wayback Machine
  3. ^ ab Orsi E، Beekwilder J، Eggink G، Kengen SW، Weusthuis RA (2020). "انتقال Rhodobacter sphaeroides إلى مصنع للخلايا الميكروبية". التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية . 118 (2): 531-541. doi : 10.1002/bit.27593 . PMC 7894463. PMID  33038009 . 
  4. ^ ab Oh, JI.; Kaplan, S. (Mar 2001). "Generalized approach to the regulation and integration of gene expression". Mol Microbiol . 39 (5): 1116–23. doi : 10.1111/j.1365-2958.2001.02299.x . PMID  11251830. S2CID  27053575.
  5. ^ Mackenzie, C; Simmons, AE; Kaplan, S (1999). "الكروموسومات المتعددة في البكتيريا. يين ويانغ لتوطين جين trp في Rhodobacter sphaeroides 2.4.1". علم الوراثة . 153 (2): 525–38. doi :10.1093/ genetics /153.2.525. PMC 1460784. PMID  10511537. 
  6. ^ Berghoff, Bork A.; Glaeser, Jens; Sharma, Cynthia M.; Vogel, Jörg; Klug, Gabriele (2009-12-01). "الأحماض النووية الصغيرة الوفيرة الناتجة عن الإجهاد التأكسدي الضوئي في Rhodobacter sphaeroides". علم الأحياء الدقيقة الجزيئي . 74 (6): 1497–1512. doi : 10.1111/j.1365-2958.2009.06949.x . ISSN  1365-2958. PMID  19906181.
  7. ^ عدنان، فازال؛ ويبر، لينارت؛ كلوج، غابرييل (2015-01-01). "يمنح sRNA SorY مقاومة أثناء الإجهاد التأكسدي الضوئي من خلال التأثير على ناقل الأيض في Rhodobacter sphaeroides". RNA Biology . 12 (5): 569–577. doi :10.1080/15476286.2015.1031948. ISSN  1555-8584. PMC 4615379. PMID 25833751  . 
  8. ^ Peng, Tao; Berghoff, Bork A.; Oh, Jeong-Il; Weber, Lennart; Schirmer, Jasmin; Schwarz, Johannes; Glaeser, Jens; Klug, Gabriele (2016-10-02). "تنظيم ناقل متعدد الأمينات بواسطة sRNA SorX المشتق من المنطقة غير المتجانسة 3' المحفوظة يمنح مقاومة للأكسجين الأحادي والبيروكسيدات العضوية في Rhodobacter sphaeroides". RNA Biology . 13 (10): 988–999. doi :10.1080/15476286.2016.1212152. ISSN  1555-8584. PMC 5056773. PMID 27420112  . 
  9. ^ Billenkamp, ​​Fabian; Peng, Tao; Berghoff, Bork A.; Klug, Gabriele (مايو 2015). "مجموعة من أربعة RNAs متجانسة صغيرة تعدل عملية التمثيل الغذائي C1 ومجمع بيروفات ديهيدروجينيز في Rhodobacter sphaeroides تحت ظروف إجهاد مختلفة". مجلة علم الجراثيم . 197 (10): 1839–1852. doi :10.1128/JB.02475-14. ISSN  1098-5530. PMC 4402390. PMID 25777678  . 
  10. ^ مانك، نيلز ن.؛ بيرغوف، بورك أ.؛ هيرمانز، يانيك ن.؛ كلوج، غابرييل (2012-10-02). "تنظيم جينات التمثيل الضوئي البكتيري بواسطة الحمض النووي الريبي الصغير غير المشفر PcrZ". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 109 (40): 16306-16311. رمز Bibcode : 2012PNAS..10916306M. doi : 10.1073/pnas.1207067109 . ISSN  1091-6490. PMC 3479615. PMID  22988125 . 
  11. ^ Zannoni D, Schoepp-Cothenet B, Hosler J (2013). "التنفس والمجمعات التنفسية". البكتيريا الضوئية الأرجوانية . 28 : 537–561. doi : 10.1186/1752-0509-7-89 . ISSN  1752-0509. PMC 3849096. PMID 24034347  . 
  12. ^ Tabita FR (2004). "الكيمياء الحيوية والتنظيم الأيضي لعملية التمثيل الغذائي للكربون وتثبيت ثاني أكسيد الكربون في البكتيريا الأرجوانية". البكتيريا الضوئية غير المؤكسدة . التقدم في التمثيل الضوئي والتنفس. 2 : 885-914. doi :10.1007/0-306-47954-0_41. ISBN 0-7923-3681-X.
  13. ^ إمام س، نوجويرا د، دونوهو ت. "رؤى عالمية حول الشبكات النشطة والأيضية في Rhodobacter sphaeroides". BMC Systems Biology . 7 (1): 89. doi :10.1007/0-306-47954-0_41.
  14. ^ Fuhrer T, Fischer E, Sauer U (2005). "Experimental Identification and Quantification of Glucose Metabolism in Seven Bacterial Species". مجلة علم الجراثيم . 187 (5): 1581–1590. doi : 10.1128/JB.187.5.1581-1590.2005 . ISSN  0021-9193. PMC 1064017. PMID 15716428  . 
  15. ^ ab Orsi E، Beekwilder J، Peek S، Eggink G، Kengen SW، Weusthuis RA (2020). "تحليل نسبة التدفق الأيضي عن طريق وسم 13C المتوازي للتخليق الإيزوبرينويدي في Rhodobacter sphaeroides". Metabolic Engineering . 57 : 228–238. doi : 10.1016/j.ymben.2019.12.004 . PMID  31843486.
  16. ^ ab Orsi E، Folch PL، Monje-Lopez V، Fernhout BM، Turcato A، Kengen SW، Eggink G، Weusthuis RA (2019). "توصيف النمو غير المتجانس وإنتاج السيسكيتيربين بواسطة Rhodobacter sphaeroides على وسط محدد". مجلة علم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية الصناعية . 46 (8): 1179-1190. doi : 10.1007/s10295-019-02201-6 . PMC 6697705. PMID  31187318 . 
  17. ^ إمام س، يلماز س، ​​سوهمين يو، جورزالسكي أس، ريد جيه إل، نوغيرا ​​دي آر، دونوهو تي جيه (2011). "iRsp1095: إعادة بناء على مستوى الجينوم للشبكة الأيضية لرودوباكتر سفيرويدس". BMC Systems Biology . 5 : 116. doi : 10.1186/1752-0509-5-116 . PMC 3152904. PMID  21777427 . 
  18. ^ Mougiakos I, Orsi E, Rifqi-Ghiffary M, Post W, De Maria A, Adiego-Perez B, Kengen SW, Weusthuis RA, van der Oost J (2019). "تحرير جينوم فعال قائم على Cas9 لـ Rhodobacter sphaeroides للهندسة الأيضية". Microbial Cell Factories . 18 (1): 204. doi : 10.1186/s12934-019-1255-1 . PMC 6876111. PMID  31767004 . 
  19. ^ Luo Y, Ge M, Wang B, Sun C, Wang J, Dong Y, Xi JJ (2020). "CRISPR/Cas9-deaminase enabled robust base editing in Rhodobacter sphaeroides 2.4.1". Microbial Cell Factories . 19 (1): 93. doi : 10.1186/s12934-020-01345-w . PMC 7183636. PMID  32334589 . 
  20. ^ تاو واي، ليو دي، يان اكس، تشو زد، لي جيه كيه، يانغ سي (2012). "تحديد الشبكة وتقدير تدفق عملية التمثيل الغذائي للجلوكوز في البكتيريا الرودوباكتر سبايرويدز تحت ظروف إنتاج الهيدروجين غير المغذية للضوء". مجلة علم الجراثيم . 194 (2): 274-283. doi : 10.1128/JB.05624-11 . PMC 3256653. PMID  22056932 . 
  21. ^ لو ي، جي إم، وانج بي، صن سي، وانج جيه، دونج واي، شي جيه جيه (2002). "جوانب التمثيل الغذائي لإنتاج الهيدروجين بواسطة رودوباكتر سفيرويدس". المجلة الدولية لطاقة الهيدروجين . 27 (11-12): 1315-1329. doi : 10.1016/S0360-3199(02)00127-1 .
  22. ^ لو دبليو، يي إل، شو إتش، زي دبليو، جو جيه، يو إتش (2013). "تحسين إنتاج الإنزيم المساعد كيو10 من خلال تنظيم مسار MEP المصمم ذاتيًا في رودوباكتر سفيرويدس ". التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية . 111 (4): 761-769. doi :10.1002/bit.25130. PMID  24122603. S2CID  205503575.
  23. ^ Beekwilder J، van Houwelingen A، Cankar K، van Dijk AD، de Jong RM، Stoopen G، Bouwmeester H، Achkar J، Sonke T، Bosch D (2013). "سينسيز فالينسين من قلب Nootka cyperss (Callitropsis nootkatensis) لإنتاج التكنولوجيا الحيوية من فالينسين". بي إم سي سيستمز بيولوجيا . 12 (2): 174-182. دوى : 10.1111/pbi.12124 . بميد  24112147.
  24. ^ Orsi E، Beekwilder J، van Gelder D، van Houwelingen A، Eggink G، Kengen SW، Weusthuis RA (2020). "الاستبدال الوظيفي لمسارات الأيزوبرنويد في Rhodobacter sphaeroides". التكنولوجيا الحيوية الميكروبية . 13 (4): 1082-1093. دوى : 10.1111 / 1751-7915.13562 . بمك 7264872 . بميد  32207882. 
  25. ^ Orsi E، Mougiakos I، Post W، Beekwilder J، Dompe M، Eggink G، van der Oost J، Kengen SW، Weusthuis RA (2020). "تخليق إيزوبرينويد غير المقترن بالنمو في Rhodobacter sphaeroides". التكنولوجيا الحيوية للوقود الحيوي . 13 : 123. doi : 10.1186/s13068-020-01765-1 . PMC 7359475. PMID  32684976 . 
  26. ^ نظام توجيه البصيرة البكتيرية حول Rhodobacter sphaeroides [ رابط ميت دائم ]
  27. ^ Hördt A, López MG, Meier-Kolthoff JP, Schleuning M, Weinhold LM, Tindall BJ, Gronow S, Kyrpides NC, Woyke T, Göker M (2020). "تحليل أكثر من 1000 جينوم سلالة من نوع ما يحسن التصنيف التصنيفي لبكتيريا ألفا بروتيوباكتريا بشكل كبير". Frontiers in Microbiology . 11 : 468. doi : 10.3389/fmicb.2020.00468 . PMC 7179689. PMID  32373076 . 

فهرس

  • إينوماتا تسويكو، هيجوتشي ماساتاكا (1976)، دمج التريتيوم في المواد الخلوية لبكتيريا رودبسيدوموناس الكروية من الماء المعالج بالتريتيوم في الوسط تحت ظروف هوائية  ؛ مجلة الكيمياء الحيوية 80(3)، ص569-578، 1976-09
  • تسجيلات فيديو لـ R. sphaeroides
  • سلالة من نوع Rhodobacter sphaeroides في BacDive - قاعدة بيانات التنوع البكتيري
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rhodobacter_sphaeroides&oldid=1234260770"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate