Thermus aquaticus

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Šablon:TaksokvirVodič za izradu taksokvira
Thermus aquaticus
Thermus aquaticus.JPG
Sistematika
Koljeno Deinococcus–Thermus
Razred Deinococci
Red Thermales
Rod Thermus
Vrsta T. aquaticus
Dvojno ime
Thermus aquaticus
Brock & Freeze, 1969

Thermus aquaticus je vrsta bakterija koje podnose visoke temperature i jedna je od nekoliko termofilnih bakterija iz grupe Deinococcus–Thermus. Ona je izvor toplotno-otpornog enzima Taq DNK polimeraze, jednog od najznačajnijih enzima u molekularnoj biologiji. To je zato što je ključna u polimeraznoj lančanoj reakciji (PCR) – tehnici umnožavanje sekvenci DNK.[1][2]

Biologija[uredi | uredi izvor]

Thermus aquaticus uspijeva na 70 °C, ali može preživjeti i na temperaturama od 50 °C do 80°C. Ova bakterija je hemotrof, jer za dobijanje hrane obavlja hemosintezu. Međutim, s obzirom da se njen asortiman temperatura preklapa sa rasponom fotosintetskih cijanobakterija, koje s njima dijele to idealno okruženje, ponekad dolazi do toga da žive zajedno dobijajući energiju za rast od fotosinteze.[3][4][5]

Morfologija[uredi | uredi izvor]

Thermus aquaticus je općenito cilindričnog oblika, s promjerom od 0.5 μm do 0,8 μm. Kraći oblik štapića ima dužinu od 5 μm do 10 μm. Duži oblik štapića ima dužinu koja se uvelike razlikuje, a u nekim slučajevima prelazi 200 µm. Bakterije u obliku štapića imaju tendenciju nakupljanja. Udruživanje nekoliko štapića može dovesti do stvaranja sfernih tijela u promjero od 10 μm do 20 μm, koja se nazivaju obla tijela.

Historija[uredi | uredi izvor]

Kada su počela istraživanja bioloških organizama u vrućim izvorima početkom 1960-ih, naučnici su mislili da se život termofilnih bakterija ne može održati na temperaturama iznad 55 °C.[6] Uskoro je otkriveno da mnoge bakterije u različitim izvorima ne samo da preživljavaju, nego napreduju i na višim temperaturama. Godine 1969., Thomas D. Brock i Hudson Freeeze na Indiana Univerzitetu u Bloomingtonu prijavljuju vrstu termofilnih bakterija koju su nazvali Thermus aquaticus.[4] Bakterija je prvo otkrivena u geotermalnom području Donjeg gejzira u Nacionalnom parku Yellowstone, blizu glavnog Velikog gejzira (engleski: Great Fountain Geyser) i Bijelom kupolastom gejziru (White Dome Geyser),[5] a od tada je nađena u drugim sličnim termalnim vodama širom svijeta.

Enzimi T. aquaticus[uredi | uredi izvor]

T. aquaticus je bakterija koja je postala poznata kao izvor termostabilnih enzima, posebno Taq DNK polimeraze.

Aldolaza
Istraživanja ove krajnje termofilne bakterije koja može rasti u kulturi ćelija, usmjerila su početnu pažnju na razumijevanje kako proteinski enzimi (koji su na visokoj temperaturi normalno inaktivirani) mogu djelovati na temperaturama za termofile. Godine 1970. naučnici Freeze i Brock su objavili rad koji opisuje termostablni aldolazni enzim iz T. aquaticus.[7]
RNK polimeraza
Prvi polimerazni enzim, koji je izoliran iz T. aquaticus 1974. bila je DNK-zavisna RNK polimeraza,[8] used in the process of transcription.
Taq I restrikcijski enzim

Većina molekularnih biologa je vjerovatno postala svjesna postojanja bakterije Thermus aquaticus tokom kasnih 1970-im ili početkom 1980-ih, zbog izolacije korisnih endonukleaznih restriktaza iz ovog organizma. Upotreba izraza Taq koji se odnosi na Thermus aquaticus pojavila se u Konvenciji davanja kratkih imena restrikcijskim enzimima, kao što su Sal i Hin, izvedeni iz roda i vrste izvornog organizma.[9]

DNK polimeraza (Taq pol)
Glavni članak: Taq polimeraza
DNK polymeraza je i Thermus aquaticus, a izdvojena je 1976.[10] Prvi napredak u ovom pravcu je bilo utvrđivanje termostabilnosti (optimum 80°C) DNK polimeraze, koja je izdvojena u čistom obliku (slobodnu od ostalih enzimskih kontaminanata) kada je DNK polimeraza dobijena iz ostalih izvora. Kasnije su Kary Mullis i drugi istraživači iz Cetus korporacije otkrili da bi se mogla upotrijebitri polimeraznoj lančanoj reakciji (PCR) – procesu za umnožavanje kratkih segmenata DNK,[11] uklanjajući potrebu za dodavanje enzima nakon svakog ciklusa termo-denaturacuje DNK. Enzim je također i molekularno kloniran, DNK sekvenciran, izmijenjen (do kraćeg 'Stoffelovog fragmenta') i proizveden u velikim količinama za komercijalnu upotrebu.[12] Godine 1989., elitni časopis Science je Taq polimerazu imenovao svojom molekulom godine ("Molecule of the Year"). [13] a 1993., Kary Mullis[14] Naučnici koji su je otkrili dobili su Nobelovu nagradu za hemiju za rad istraživanju PCR.
Ostali enzimi
Visoki optimum temperature za Thermus aquaticus postigli su istraživači proučavanjem reakcija pod uslovima u kojima drugi enzimi gube aktivnost. Ostali enzimi koji su izdvojeni iz ovog organizma su:

Kontroverze[uredi | uredi izvor]

Komercijalna upotreba enzima Thermus aquaticus nije ostala bez kontroverzi. Nakon Brockovih istraživanja, uzorci organizma su pohranjeni u Kolekciji smeričkog tipa kulture, javnom spremištu. Drugi naučnici, zajedno sa onima iz Cetus korporacije su je dobili odatle. Kako je komercijalne moguċnosti Taq polimeraze postale očigledne 1990-ih,[15] National Park Service je označio njegovu upotrebu kao izuzetno korisnu.[16] Istraživači koji rade u nacionalnim parkovima sada traže da potpišu sporazum o "diobi koristi", koji će poslati dio kasnije dobiti natrag u park servis.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
  2. ^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.
  3. ^ http://bioinfo.bact.wisc.edu/themicrobialworld/LAHT/b1.html Thomas Brock's essay "Life at High Temperatures"
  4. ^ a b Brock TD & Freeze H (1969). "Thermus aquaticus, a Nonsporulating Extreme Thermophile". J. Bact. 98 (1): 289–97. PMC 249935. PMID 5781580. 
  5. ^ a b Bryan, T. Scott (2008). Geysers of Yellowstone, The (4th iz.). University Press of Colorado. ISBN 978-0-87081-924-7. 
  6. ^ Thomas Brock's essay "Life at High Temperatures"
  7. ^ Freeze H & Brock TD (1970). "Thermostable Aldolase from Thermus aquaticus". J. Bact. 101 (2): 541–50. PMC 284939. PMID 4984076. 
  8. ^ Air GM & Harris JI (1974). "DNA-Dependent RNA Polymerase From the Thermophilic Bacterium Thermus aquaticus". FEBS Letters 38 (3): 277–281. PMID 4604362. doi:10.1016/0014-5793(74)80072-4. 
  9. ^ Sato, S (February 1978). "A single cleavage of Simian virus 40 (SV40) DNA by a site specific endonuclease from Thermus aquaticus, Taq I". J. Biochem. (Tokyo) 83 (2): 633–5. PMID 204628. 
  10. ^ Chien, A; Edgar DB; Trela JM (September 1, 1976). "Deoxyribonucleic acid polymerase from the extreme thermophile Thermus aquaticus". J. Bact. 127 (3): 1550–7. PMC 232952. PMID 8432. 
  11. ^ Saiki, RK (1988). "Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase". Science 239 (4839): 487–91. PMID 2448875. doi:10.1126/science.2448875. Arhivirano s originala, 19 Decembar 2008. Pristupljeno 14 April 2016.  Nepoznat parametar |url-status= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |archivedate= (pomoć)
  12. ^ Lawyer FC et al. (1993). "High-level expression, purification, and enzymatic characterization of full-length Thermus aquaticus DNA polymerase.". PCR Methods Appl. 2 (4): 275–87. PMID 8324500. doi:10.1101/gr.2.4.275. 
  13. ^ Guyer RL; Koshland DE (December 1989). "The Molecule of the Year". Science 246 (4937): 1543–6. PMID 2688087. doi:10.1126/science.2688087. 
  14. ^ http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1993/mullis-lecture.html
  15. ^ Fore J; Wiechers IR; Cook-Deegan R (2006). "The effects of business practices, licensing, and intellectual property on development and dissemination of the polymerase chain reaction: case study". J Biomed Discov Collab 1: 7. PMC 1523369. PMID 16817955. doi:10.1186/1747-5333-1-7.  — Detailed history of Cetus and the commercial aspects of PCR.
  16. ^ Robbins J (28 November 2006). "The Search for Private Profit in the Nation's Public Parks". The New York Times. 

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]