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술폴로부스과

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1. 개요

술폴로부스과는 온천, 열수 분출공 등 고온, 산성 환경에서 발견되는 고세균 과이다. 화학종속영양, 화학독립영양, 혼합영양 방식을 보이며, 황을 이용한 대사를 한다. 바이오필름을 형성하며, 종에 따라 독소를 생성하기도 한다. 아시디아누스속, 메탈로스파이라속, 술폴로부스속 등을 포함하는 여러 속으로 분류된다. 산업적으로는 바이오 광업 및 효소 생산에 활용될 수 있다.

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    메탈로스파에라속은 극한 환경에서 생존하는 고세균의 한 속으로, 16S rRNA와 53개 마커 단백질을 이용한 계통 분류가 이루어지며, 유해 금속 처리 활용 가능성이 연구된다.
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술폴로부스과 - [생물]에 관한 문서
분류 정보
술폴로부스과
학명 명명자Stetter, 1989
하위 분류 계층
하위 분류아키디아누스속 ("Acidianus")
"Ca." 아라메누스속 ("Aramenus")
메탈로스파에라속 ("Metallosphaera")
사카롤로부스속 ("Saccharolobus")
스티지오로부스속 ("Stygiolobus")
술포디이코쿠스속 ("Sulfodiicoccus")
술폴로부스속 ("Sulfolobus")
술푸라시디펙스속 ("Sulfuracidifex")
술푸리스파에라속 ("Sulfurisphaera")
술푸로코쿠스속 ("Sulfurococcus")

2. 생태 및 분포

술폴로부스과는 전 세계 온천, 열수 분출공, 머드 팟 및 화산 활동 지역에서 발견되는 고온성 미생물이며, 술폴로부스 속은 화산 활동이 있는 거의 모든 곳에서 발견된다.[2] 40~95°C의 온도와 pH 1~6의 강산성 환경에서 서식하기 때문에, 특정 종은 산성 생물로 분류된다.

메탈로스파이라 프루나이와 같은 일부 종은 리토 자가영양 대사를 활용하여 광산의 연소 폐기물에서 생존하기도 한다.[2]

술폴로부스과는 바이오필름 형성에 관여한다. 다양한 종에 의해 생성된 바이오필름을 분석한 결과, 공통적으로 나타나는 조절 단백질이 거의 없어 바이오필름 형성에 대한 여러 다른 조절 메커니즘이 존재할 수 있음을 시사한다. 술폴로부스 아시도칼다리우스는 탑과 같은 바이오필름 구조를, 술폴로부스 솔파타리쿠스는 카펫과 같은 바이오필름을 형성하는 것이 관찰되었다.[3]

2. 1. 한국 내 분포 가능성

3. 대사

''술폴로부스과'' 종은 호기성, 통성 혐기성, 또는 절대 혐기성 대사 방식을 보이며, 화학종속영양생물적, 화학독립영양생물적, 또는 혼합영양생물적 생활 방식을 보인다.[4] 일부 종은 대사적 유연성을 나타내어, 사용 가능한 에너지원에 따라 여러 가지 대사 경로를 사용할 수 있는 반면, 다른 종은 좁은 범위의 대사 옵션을 가지고 있다.[4]

화학종속영양성 ''술폴로부스과''는 산화된 환원된 유기 탄소 화합물, 예를 들어 D-글루코스, D-갈락토스, 기타 일반적인 당류, 아미노산, 그리고 다른 복잡한 분자들을 (sulfur)의 산화된 형태를 사용하여 에너지를 얻는다. 반면에, 화학독립영양성 대사는 원소 황, 황 광석, 기타 환원된 황 화합물 또는 분자 수소와 같은 환원된 화합물의 산화로부터 에너지를 얻는 것을 포함한다.

''술폴로부스과''는 ''아시디아누스'' 속을 제외하고는 염화나트륨 농도가 낮은 환경을 선호한다. 글리코겐은 장기 탄소 및 에너지 저장 물질로 사용된다.

3. 1. 화학종속영양 대사

술폴로부스과는 세포 호흡에 있어 호기성, 통성 혐기성, 또는 절대 혐기성 대사 방식을 보인다.[4] 화학종속영양생물, 화학독립영양생물, 또는 혼합영양생물적 생활 방식을 보인다.[4] 일부 종은 대사적 유연성을 나타내어, 사용 가능한 에너지원에 따라 여러 가지 대사 경로를 사용할 수 있는 반면, 다른 종은 좁은 범위의 대사 옵션을 가지고 있다.[4]

화학종속영양 대사의 경우, 산화된 환원된 유기 탄소 화합물, 예를 들어 포도당, 갈락토스와 같은 일반적인 당류, 아미노산, 그리고 다른 복잡한 분자들을 황의 산화된 형태를 사용하여 에너지를 얻는다.[4] 화학독립영양 대사는 원소 황, 황 광석, 기타 환원된 황 화합물 또는 분자 수소와 같은 환원된 화합물의 산화를 통해 에너지를 얻는다.

술폴로부스과는 ''아시디아누스'' 속을 제외하고는 염화나트륨 농도가 낮은 환경을 선호하며, 글리코겐은 장기 탄소 및 에너지 저장 물질로 사용된다.

3. 2. 화학독립영양 대사

술폴로부스과는 호기성, 통성 혐기성, 또는 절대 혐기성 대사 방식을 보인다.[4] 화학독립영양 대사의 경우 원소 황, 황 광석, 기타 환원된 황 화합물 또는 분자 수소와 같은 환원된 화합물의 산화를 통해 에너지를 얻는다.[4] 술폴로부스과는 아시디아누스 속을 제외하고는 염화나트륨 농도가 낮은 환경을 선호하며, 글리코겐을 장기 탄소 및 에너지 저장 물질로 사용한다.[4]

4. 형태

''술폴로부스과'' 종은 규칙적, 불규칙적 또는 엽형의 구균 세포 형태를 갖는다. 그들의 크기는 지름이 0.5~2 μm 사이이다. 일반적으로 굶주림 시에 발현되는 고세균 편모를 포함하여 여러 가지 표면 부속물이 운동성 종에서 관찰되었다.[5]

술폴로부스 아시도칼다리우스 종에 고유한 것은 생물막 형성에 중요한 고세균 접착 필리이다.[6] 고세균 IV형 필린 표면 부속물 발현은 필라멘트가 조립되기 전에 전용 IV형 프리필린 신호 펩티다제를 통해 발생한다. ''술폴로부스 솔파타리쿠스'' 종에서 바인드솜이라고 하는 당 결합 표면 구조가 발견되었다. 전용 바인드솜 조립 시스템으로 조립될 때 당 수송에 활성적이다.[7]

단백질 독소인 설폴로비신은 ''술폴로부스 아이슬란디쿠스''의 특정 균주에 의해 생성되었다. 이 독소는 비독소 생성 ''S. islandicus'' 균주 및 특정 다른 ''술폴로부스'' 종의 성장을 억제하므로 경쟁 우위를 제공할 수 있다. ''술폴로부스 아시도칼다리우스''와 같은 다른 종은 억제되지 않는다. 설폴로비신을 암호화하는 유전자는 다른 ''술폴로부스'' 종에서 확인되었다.[8]

4. 1. 주요 부속기관

술폴로부스과는 규칙적, 불규칙적 또는 엽형의 구균 세포 형태를 가지며, 크기는 지름 0.5~2μm이다. 일반적으로 굶주림 시에 발현되는 고세균 편모를 포함하여 여러 가지 표면 부속물이 운동성 종에서 관찰된다.[5]

술폴로부스 아시도칼다리우스 종은 생물막 형성에 중요한 고세균 접착 필리를 가지고 있다.[6] 고세균 IV형 필린 표면 부속물 발현은 필라멘트가 조립되기 전에 전용 IV형 프리필린 신호 펩티다제를 통해 발생한다. 술폴로부스 솔파타리쿠스 종에서는 바인드솜이라고 하는 당 결합 표면 구조가 발견되었으며, 전용 바인드솜 조립 시스템으로 조립될 때 당 수송에 관여한다.[7]

단백질 독소인 설폴로비신은 술폴로부스 아이슬란디쿠스의 특정 균주에 의해 생성된다. 이 독소는 비독소 생성 ''S. islandicus'' 균주 및 특정 다른 술폴로부스 종의 성장을 억제하여 경쟁 우위를 제공할 수 있다. 술폴로부스 아시도칼다리우스와 같은 다른 종은 억제되지 않는다. 설폴로비신을 암호화하는 유전자는 다른 술폴로부스 종에서 확인되었다.[8]

5. 생물막 형성

술폴로부스과는 바이오필름 형성에 관여한다.[3] 다양한 종에 의해 생성된 바이오필름의 분석 결과, 이들 종 간에 공통적으로 나타나는 조절 단백질이 거의 없어 바이오필름 형성에 대한 여러 다른 조절 메커니즘이 존재할 수 있음을 시사한다.[3] 예를 들어 술폴로부스 아시도칼다리우스는 탑과 같은 바이오필름 구조를 형성하는 것이 관찰되었으며, 술폴로부스 솔파타리쿠스는 카펫과 같은 바이오필름을 형성한다.[3]

6. 독소 생성

7. 계통 분류

현재 통용되는 분류는 명명법에 따른 원핵생물 이름 목록(LPSN) [9] 및 국립 생명공학 정보 센터(NCBI)를 기반으로 한다.[1]

16S rRNA 기반 LTP_06_2022[10][11][12] 및 53개 마커 단백질 기반 GTDB 08-RS214[13][14][15]에 따르면 술폴로부스과의 하위 속은 다음과 같다.


  • 아시디아누스속(''Acidianus'')
  • 메탈로스파이라속(''Metallosphaera'')
  • 사카롤로부스속(''Saccharolobus'')
  • 술포디이코쿠스속(''Sulfodiicoccus'')
  • 술푸라시디펙스속(''Sulfuracidifex'')
  • 술폴로부스속(''Sulfolobus'')
  • 스티기올로부스속(''Stygiolobus'')
  • 술푸리스파이라속(''Sulfurisphaera'')
  • "''Ca. Aramenus''"

7. 1. 하위 속

현재 통용되는 분류는 명명법에 따른 원핵생물 이름 목록(LPSN) [9] 및 국립 생명공학 정보 센터(NCBI)를 기반으로 한다.[1]

16S rRNA 기반 LTP_06_2022[10][11][12] 및 53개 마커 단백질 기반 GTDB 08-RS214[13][14][15]에 따르면 술폴로부스과의 하위 속은 다음과 같다.

  • 아시디아누스속 (''Acidianus'')
  • 메탈로스파이라속 (''Metallosphaera'')
  • 사카롤로부스속 (''Saccharolobus'')
  • 술포디이코쿠스속 (''Sulfodiicoccus'')
  • 술푸라시디펙스속 (''Sulfuracidifex'')
  • 술폴로부스속 (''Sulfolobus'')
  • 스티기올로부스속 (''Stygiolobus'')
  • 술푸리스파이라속 (''Sulfurisphaera'')
  • "''Ca. Aramenus''"

8. 산업적 응용

8. 1. 바이오 광업

8. 2. 효소 생산

9. 더불어민주당과 진보 진영에 대한 관점

10. 국민의힘과 보수 진영에 대한 관점

참조

[1] 웹사이트 Sulfolobaceae https://www.ncbi.nlm[...] National Center for Biotechnology Information 2011-06-05
[2] 논문 Metallosphaera prunae, sp. nov., a Novel Metal-mobilizing, Thermoacidophilic Archaeum, Isolated from a Uranium Mine in Germany Systematic and Applied Microbiology 1995
[3] 논문 Macromolecular Fingerprinting of SulfolobusSpecies in Biofilm: A Transcriptomic and Proteomic Approach Combined with Spectroscopic Analysis Journal of Proteome Research 2011
[4] 서적 The Family Sulfolobaceae Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2014
[5] 논문 Flagellar Motility and Structure in the Hyperthermoacidophilic Archaeon Sulfolobus solfataricus Journal of Bacteriology 2007
[6] 논문 Structure and function of the adhesive type IV pilus of Sulfolobus acidocaldarius Environmental Microbiology 2012
[7] 논문 Identification of a system required for the functional surface localization of sugar binding proteins with class III signal peptides in Sulfolobus solfataricus Molecular Microbiology 2007
[8] 논문 Sulfolobicins, Specific Proteinaceous Toxins Produced by Strains of the Extremely Thermophilic Archaeal GenusSulfolobus Journal of Bacteriology 2000
[9] 웹사이트 Sulfolobaceae https://lpsn.dsmz.de[...] List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature 2021-05-15
[10] 웹사이트 The LTP https://imedea.uib-c[...] 2023-05-10
[11] 웹사이트 LTP_all tree in newick format https://imedea.uib-c[...] 2023-05-10
[12] 웹사이트 LTP_06_2022 Release Notes https://imedea.uib-c[...] 2023-05-10
[13] 웹사이트 GTDB release 08-RS214 https://gtdb.ecogeno[...] 2023-05-10
[14] 웹사이트 ar53_r214.sp_label https://data.gtdb.ec[...] 2023-05-10
[15] 웹사이트 Taxon History https://gtdb.ecogeno[...] 2023-05-10
[16] 웹인용 NCBI taxonomy resources ftp://ftp.ncbi.nih.g[...] National Center for Biotechnology Information 2010-11-24



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