술폴로부스 솔파타리쿠스
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1. 개요
''술폴로부스 솔파타리쿠스''(Sulfolobus solfataricus)는 분자적, 유전적, 생화학적 측면에서 연구되는 고세균의 일종이다. 이 고세균은 고온, 산성 환경에서 생존하며, 게놈 분석을 통해 열 안정성, DNA 결합 단백질, DNA 전이 등 다양한 유전적 특징이 밝혀졌다. 또한, 유기 및 무기 물질 대사가 가능하며, 페레독신을 주요 전자 전달체로 사용한다. 생태적으로는 화산 지역에 서식하며, 황을 산화시켜 토양 산성화를 유발한다. 생명공학 분야에서는 열 안정성 효소, 특히 β-갈락토시다아제, 프로테아제, 에스터레이스/리파아제, 샤페로닌, 리포솜 등이 연구 및 활용되고 있다.
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| 술폴로부스 솔파타리쿠스 - [생물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 학명 | Sulfolobus solfataricus |
| 명명자 | Zillig et al. 1980 |
| 이명 | Saccharolobus solfataricus (Zillig et al. 1980) Sakai & Kurosawa 2018 |
| 과학적 분류 | |
| 역 | 고균 |
| 문 | 테르모프로테오타 |
| 강 | 테르모프로테이 |
| 목 | 술폴로부스목 |
| 과 | 술폴로부스과 |
| 속 | 술폴로부스속 |
| 종 | 술폴로부스 솔파타리쿠스 |
2. 게놈
''술폴로부스 솔파타리쿠스''의 게놈은 2001년에 완전히 해독되었다.[5] 단일 염색체는 2,992,245쌍의 염기로 구성되어 있으며, 2,977개의 단백질과 다양한 RNA를 암호화한다. 이 미생물이 암호화하는 단백질 중 1/3은 다른 게놈에서 상동성을 찾을 수 없다. 나머지 단백질 중 40%는 고세균에 특이적이고, 12%는 세균과, 2.3%는 진핵생물과 유사성을 보인다. 특히 33%는 ''술폴로부스'' 속에서만 발견된다. ORF의 상당수는 ''테르모플라스마''에서 유사한 형태로 발견된다.[3]
작은 핵소체 RNA (snoRNA)는 ''S. 솔파타리쿠스''와 ''S. 아시도칼다리우스''에서 발견되었으며, 리보솜 RNA의 전사 후 변형 및 인트론 제거에 관여한다.[6]
''술폴로부스'' 게놈은 짧은 탠덤 반복 서열, 삽입 및 반복 요소가 특징이며, 200여 개의 삽입 서열 요소를 통해 다양한 유전적 변이를 보인다.
2. 1. 열 안정성
고온성 생물에서 발견되는 리버스 자이레이스는 열역학적 안정성을 통해 변성을 방지하는 중요한 역할을 하는 효소이다.[7] 이 효소는 고온성 및 호열성 고세균과 세균에서 발견되며, ''술폴로부스''에는 리버스 자이레이스를 암호화하는 두 개의 유전자가 존재한다.[7] 리버스 자이레이스는 비정형 DNA 토포아이소머레이스로, 닫힌 원형 DNA에 양성 초나선을 형성하여 열린 복합체 형성을 막는다. 이는 DNA의 열 안정성을 높이는 데 기여한다. 리버스 자이레이스는 헬리케이스와 토포아이소머레이스 I의 두 가지 도메인으로 구성되며, 양성 초나선을 이용하여 염색질 유사 구조를 조립하는 역할을 할 수 있다.[8]1997년에는 ''술폴로부스''에서 TopoVI라는 II형 토포아이소머레이스가 발견되었는데, 이 효소의 A 서브유닛은 진핵생물의 감수 분열 재조합 개시에 중요한 역할을 하는 Spo11 단백질과 상동성을 갖는다.[9][10] ''S. 솔파타리쿠스''는 세 개의 I형 토포아이소머레이스(TopA, TopR1, TopR2)와 하나의 II형 토포아이소머레이스(TopoVI)를 가지고 있다.[11]
2. 2. DNA 결합 단백질
세균역의 열원생물에는 DNA의 작은 홈에 결합하는 Alba, Cren7, Sso7d 세 가지 단백질이 있다. 이 단백질들은 번역 후 변형되며, ''술폴로부스''에서는 발견되지만 다른 게놈에서는 발견되지 않는다. ''술폴로부스'' 염색질 단백질은 전체 게놈의 1-5%를 차지하며, 구조적, 조절적 기능을 모두 가질 수 있다. 이들은 게놈, 발현, 안정성 및 후생 유전적 과정에 미치는 영향 때문에 인간 HMG-box 단백질과 유사하다.[12] 히스톤이 없는 종에서는 진핵생물 히스톤처럼 아세틸화 및 메틸화될 수 있다.[13][14][15][16] ''술폴로부스'' 균주는 Sso7d 단백질 계열과 같은 특이한 DNA 결합 단백질을 나타낸다. 이들은 DNA 이중 나선을 안정화시켜 고온에서 변성을 방지하고, 융점 이상에서 어닐링을 촉진한다.[17]고세균 염색질의 주요 구성 요소는 Alba (아세틸화는 결합 친화력을 낮춤)로 알려진 Sac10b 계열 단백질이다.[18][19] Alba는 작고 염기성이며 이량체 핵산 결합 단백질이다. 또한 대부분의 서열 분석된 고세균 게놈에서 보존된다.[20][21] Alba의 아세틸화 상태는 시험관 내에서 프로모터 접근 및 전사에 영향을 미치는 반면, 다른 ''술폴로부스'' 염색질 단백질인 Sso7D의 메틸화 상태는 배양 온도에 의해 변경된다.[22][23]
2. 3. DNA 전이
UV 조사, 블레오마이신, 마이토마이신 C와 같은 DNA 손상 물질에 ''술폴로부스 솔파타리쿠스''를 노출시키면 세포 응집이 유도된다.[25] pH 변화나 온도 변화와 같은 다른 물리적 스트레스는 응집을 유도하지 않는데, 이는 응집 유도가 DNA 손상에 의해 구체적으로 야기됨을 시사한다. Ajon 등[26]은 UV 유도 세포 응집이 높은 빈도로 염색체 표지 교환을 매개한다는 것을 보여주었다. 재조합 속도는 유도되지 않은 배양의 속도를 최대 세 자릿수까지 초과했다. Frols 등[25][27]과 Ajon 등[26]은 UV 유도 DNA 전달 과정과 그에 따른 상동 재조합 수리가 염색체 완전성을 유지하는 중요한 메커니즘이라고 가설을 세웠다. 이 반응은 세포 간 DNA 전달과 관련이 있고 DNA 손상의 상동 재조합 수리를 유발하는, 더 잘 연구된 세균 형질전환과 유사한 원시적인 형태의 성적 상호 작용일 수 있다.[28]3. 대사
''술폴로부스 솔파타리쿠스''는 화학유기영양생물 또는 화학무기영양생물로 생존할 수 있다. 유기 화합물을 이용해 성장하거나,[29] 황화 수소[31], 원소 황, 분자 수소[1]를 산화시켜 에너지를 얻고, 이산화 탄소(CO2)를 고정[29]하기도 한다.
3. 1. 유기물 대사
''술폴로부스 솔파타리쿠스''(Sulfolobus solfataricus)는 산소가 있는 상태에서 당, 알코올, 아미노산, 페놀과 같은 방향족 화합물을 포함한 다양한 유기 화합물에서 화학유기영양생물로서 성장하는 것으로 알려져 있다.[29]이 종은 변형된 Entner-Doudoroff 경로를 통해 포도당을 산화시키며, 생성된 피루브산 분자는 TCA 회로에서 완전히 무기화될 수 있다.[29]
분자 산소는 전자 전달계의 마지막 단계에서 알려진 유일한 전자 수용체이다.[30]
3. 2. 무기물 대사
이 고세균은 황화 수소[31]와 원소 황을 전자 공여체로 사용할 수 있으며, 탄소 고정을 통해 이산화탄소(CO2)를 HP/HB 회로를 통해 고정할 수 있어[29] 화학 독립영양생물로도 생존할 수 있다. 최근 연구에 따르면 분자 수소를 산화시켜 느리지만 성장할 수 있는 능력도 발견되었다.[1]3. 3. 페레독신
페레독신은 ''술폴로부스 솔파타리쿠스''에서 주요 대사 전자 전달체로 작용하는 것으로 추정된다.[32] 이는 일반적으로 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드 수소(NADH)에 의존하는 세균 및 진핵생물 그룹 내의 대부분의 종과 대조적이다.4. 생태
''술폴로부스 솔파타리쿠스''는 다른 ''Sulfolobus'' 속 종들과 마찬가지로 고온성 미생물 고세균이며, 간헐천이나 온천과 같이 고온 및 매우 산성인 pH를 가진 화산 활동 지역에서 최적의 성장 조건을 갖는다.[33]
''술폴로부스 솔파타리쿠스''는 황을 산화시켜 수소 이온(H+)을 생성하는데, 이는 주변 토양을 산성화시키는 원인이 된다.[37]
4. 1. 서식지
''술폴로부스 솔파타리쿠스''는 다른 ''Sulfolobus'' 속 종들과 마찬가지로 극한의 고온성 미생물 고세균이며, 고온 및 매우 산성인 pH를 가진 강한 화산 활동 지역에서 최적의 성장 조건을 갖는다.[33] 이러한 조건은 간헐천이나 온천과 같은 화산 지역의 전형적인 특징이다. 이 미생물이 발견된 가장 연구가 많이 된 나라는 미국(옐로스톤 국립공원)[34], 뉴질랜드[35], 아이슬란드 및 이탈리아로, 화산 현상으로 유명하다. 인도네시아 과학자 팀의 연구에서도 서자바에서 ''Sulfolobus'' 군집의 존재를 보여주었으며, 이는 고온, 낮은 pH, 황의 존재가 이러한 미생물의 성장에 필요한 조건임을 확인시켜준다.[36]4. 2. 토양 산성화
''술폴로부스 솔파타리쿠스''는 황을 산화시킬 수 있는데, 이 과정에서 수소 이온(H+)이 생성된다. 이는 주변 토양을 산성화시키는 원인이 된다.[37] 토양 산성화는 산업 활동으로 인한 오염 물질 배출이 있는 곳에서 심해지며, 유기물 재활용과 토양 비옥화에 필수적인 분해에 관여하는 종속 영양 세균의 수를 감소시킨다.[37]5. 생명공학적 응용
''술폴로부스 솔파타리쿠스''는 극한 환경에서도 안정적인 효소를 생산하여 연구, 진단, 식품, 섬유, 세척, 펄프 및 제지 산업 등 다양한 분야에서 활용 가치가 높다. 이 효소는 촉매 다양성, 높은 pH 및 온도 안정성, 유기 용매와 단백질 분해에 대한 내성을 가진다.[38][39]
테트라 에스터 지질, 항균성 막 소포, 트레할로스 성분, 새로운 β-갈락토올리고당 등이 주목받고 있다.[40]
5. 1. β-갈락토시데이스 (β-galactosidase)
β-갈락토시다아제는 극호열성 고세균인 ''술폴로부스 솔파타리쿠스''(균주 MT-4)에서 분리된 내열성 효소이다.[41] 이 효소는 락토스(유당)를 함유한 액체의 여러 산업 공정에서 정제 및 물리화학적 특성 규명을 통해 활용된다.[41]5. 2. 프로테아제 (Protease)
산업계는 안정적인 프로테아제뿐만 아니라 연구된 다양한 ''술폴로부스'' 프로테아제에도 관심을 갖고 있다.[42]''S. solfataricus'' MT4의 샤페로닌과 관련된 활성 아미노펩티데이스가 설명되었다.[43]
Sommaruga 외 (2014년)[44]는 효소를 고정하는 자기 나노 입자를 사용하여 ''S. solfataricus'' MT4의 잘 특성화된 카르복시펩티데이스의 안정성과 반응 수율을 향상시켰다.
5. 3. 에스터레이스/리파아제 (Esterase/Lipase)
새로운 열안정성 세포외 지질 분해 효소인 세린 아릴에스터레이스는 원래 열산성 고세균 ''술폴로부스 솔파타리쿠스 P1''에서 유기인산염의 가수 분해에 대한 큰 작용으로 발견되었다.[45]5. 4. 샤페로닌 (Chaperonin)
대장균(*Escherichia coli*) 세포 내에서 온도 충격(50.4 °C)에 대한 반응으로, ''술폴로부스 솔파타리쿠스''(S.solfataricus) P2에서 추출한 작은 열 쇼크 단백질(S.so-HSP20)은 온도에 대한 내성을 향상시키는 데 효과적으로 사용되었다.[46]아데노신 삼인산(ATP), K+, Mg2+을 포함하는 샤페로닌 Ssocpn(920 kDa)이 변성된 물질로부터 붕괴되고 동적인 단백질을 공급하기 위해 ''술폴로부스 솔파타리쿠스''에서 어떠한 추가적인 단백질도 생성하지 않았다는 점을 고려하여, 재변성된 기질이 막을 통과하는 동안 이 단백질은 한외 여과 세포에 저장되었다.[47]
5. 5. 리포솜 (Liposome)
리포솜은 온도, pH에 대한 탁월한 안정성과 용질 누출에 대한 밀착성을 가진다. 이러한 리포솜은 의약품, 백신 및 유전자를 전달하는 데 가능한 도구이다.[48]참조
[1]
논문
Saccharolobus caldissimus gen. nov., sp. nov., a facultatively anaerobic iron-reducing hyperthermophilic archaeon isolated from an acidic terrestrial hot spring, and reclassification of Sulfolobus solfataricus as Saccharolobus solfataricus comb. nov. and Sulfolobus shibatae as Saccharolobus shibatae comb. nov
2018-04
[2]
웹사이트
Where was Sulfolobus solfataricus first found?
http://intercept.cnr[...]
2019-01-15
[3]
논문
Molecular biology of extremophiles: recent progress on the hyperthermophilic archaeon Sulfolobus
2002-08
[4]
논문
Sulfolobus: a new genus of sulfur-oxidizing bacteria living at low pH and high temperature
1972
[5]
논문
The Sulfolobus solfataricus P2 genome project
1996-06
[6]
논문
Homologs of small nucleolar RNAs in Archaea
2000-04
[7]
논문
Insight into the cellular involvement of the two reverse gyrases from the hyperthermophilic archaeon Sulfolobus solfataricus
2014-09
[8]
논문
Reverse gyrase, the two domains intimately cooperate to promote positive supercoiling
2000-06
[9]
논문
An atypical topoisomerase II from Archaea with implications for meiotic recombination
1997-03
[10]
논문
The unique DNA topology and DNA topoisomerases of hyperthermophilic archaea
1996-05
[11]
논문
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2019-11
[12]
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2012-12
[13]
논문
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[14]
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2000-10
[15]
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2003-07
[16]
논문
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1995-04
[17]
논문
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1997-04
[18]
논문
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1999-05
[19]
논문
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2000-07
[20]
논문
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2016-05
[21]
논문
Structure of Alba: an archaeal chromatin protein modulated by acetylation
2002-09
[22]
논문
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2002-04
[23]
논문
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1994-11
[24]
논문
DNA-dependent RNA polymerase from the archaebacterium Sulfolobus acidocaldarius
1979-06
[25]
논문
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https://pure.rug.nl/[...]
2008-11
[26]
논문
UV-inducible DNA exchange in hyperthermophilic archaea mediated by type IV pili
https://pure.rug.nl/[...]
2011-11
[27]
논문
Reactions to UV damage in the model archaeon Sulfolobus solfataricus
2009-02
[28]
간행물
Evolutionary origin of recombination during meiosis
BioScience
2010-07
[29]
논문
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2012-08-31
[30]
논문
Effect of O2 concentrations on Sulfolobus solfataricus P2
2009-10
[31]
논문
The complete genome of the crenarchaeon ''Sulfolobus solfataricus'' P2
2001-07
[32]
논문
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1980-04
[33]
논문
Phenotypic characterization of the archaebacterial genus Sulfolobus: comparison of five wild-type strains
1989-12
[34]
웹사이트
Sulfolobus
https://microbewiki.[...]
[35]
논문
Microbial life in Champagne Pool, a geothermal spring in Waiotapu, New Zealand
2007-07
[36]
논문
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[37]
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[38]
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2013-10-14
[39]
논문
A correlation between protein thermostability and resistance to proteolysis
1982
[40]
논문
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2017
[41]
논문
Thermostable P-galactosidase from the archaebacterium Sulfolobus solfataricus
1990
[42]
서적
Isolation and characterization of an intracellular aminopeptidase from the extreme thermophilic archaebacterium Sulfolobus solfataricus
Elsevier B.V.
[43]
논문
A novel aminopeptidase associated with the 60 kDa chaperonin in the thermophilic archaeon Sulfolobus solfataricus. Mol. Microbiol.
1998
[44]
논문
mmobilization of carboxypeptidase from Sulfolobus solfataricus on magnetic nanoparticles improves enzyme stability and functionality in organic media. BMC Biotechnol.
2014
[45]
논문
Purification and characterization of a new inducible thermostable extracellular lipolytic enzyme from the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus solfataricus P1
2016
[46]
논문
Thermotolerance and molecular chaperone function of the small heat shock protein HSP20 from hyperthermophilic archaeon, Sulfolobus solfataricus P2. Cell Stress Chaperones
2011-08
[47]
논문
An archaeal chaperonin-based reactor for renaturation of denatured proteins. Extremophile
1999-08-07
[48]
논문
Archaeobacterial Ether Lipid Liposomes (Archaeosomes) as Novel Vaccine and Drug Delivery Systems
1999
[49]
웹인용
NCBI taxonomy resources
ftp://ftp.ncbi.nih.g[...]
National Center for Biotechnology Information
2010-11-25
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