Synechocystis

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Progetto:Forme di vita/Come leggere il tassoboxCum să citiți caseta
Synechocystis sp. PCC6803
Imaginea Synechocystis lipsește
Clasificare științifică
Domeniu Eukaryota
Regatul Bacterii
Phylum Cianobacterii
Ordin Chroococcale
Tip Synechocystis
Specii S. sp. PCC6803
Nomenclatura binominala
Synechocystis sp.

Synechocystis este un gen de cianobacterii de apă dulce, reprezentate în principal de „Synechocystis” sp. PCC6803, capabil să crească atât în ​​condiții de lumină, prin efectuarea fotosintezei oxigenate ( fototrofie ), cât și pe întuneric, prin glicoliză și fosforilare oxidativă ( heterotrofie ). [1] Expresia genică este reglementată de un ceas circadian, astfel încât corpul poate anticipa de fapt tranzițiile dintre fazele luminii și întunericului. [2]

Istoria evolutivă

Cianobacteriile sunt procariote fotosintetice care există pe pământ de aproximativ 2700 de milioane de ani. Capacitatea cianobacteriilor de a produce oxigen a fost cauza catastrofei de oxigen . [3] Cianobacteriile au colonizat o mare varietate de habitate, inclusiv ecosisteme de apă dulce și sărată și cele mai multe medii terestre. [4] Filogenetic , ramurile Synechocystis din arborele evolutiv al cianobacteriilor începând de la rădăcina ancestrală ( Gloeobacter violaceus ). [5] Synechocystis , care nu este un diazotrof, este strâns legat de un alt organism model, Cyanothece ATCC 51442, care este.[6] Prin urmare, s-a propus că Synechocystis posedă inițial capacitatea de a fixa azotul atmosferic, dar a pierdut genele necesare procesului. [7]

Creșterea și utilizarea ca organism model

Cianobacteriile sunt organisme model utilizate în studiul fotosintezei , asimilarea carbonului și azotului, evoluția plastidelor vegetale și adaptabilitatea la stresul mediului. Synechocystis sp. PCC6803 este unul dintre cele mai studiate tipuri de cianobacterii, deoarece poate crește atât autotrofic, cât și heterotrofic, dacă nu sunt îndeplinite condiții de lumină. A fost izolat de apa dulce dintr-un lac în 1968 și temperatura sa optimă de creștere este între 32 și 38 ° C. [8]

Synechocystis sp. PCC6803 poate asuma cu ușurință ADN exogen , prin electroporare , transformare cu ultrasunete și conjugare. [9] Sistemul fotosintetic este foarte similar cu cel găsit la plantele terestre. Organismele din acest gen prezintă, de asemenea, mișcare fototactică .

Synechocystis sp. PCC6803 poate crește atât în plăci de agar, cât și în cultură lichidă . Cel mai frecvent mediu de cultură utilizat este soluția salină BG-11. [10] pH-ul ideal este între 7 și 8,5. [1] O intensitate a luminii de 50 µmol fotoni m −2 s −1 este cea mai bună pentru creștere. [1] Bulbularea mediului cu aer îmbogățit cu dioxid de carbon (1-2% CO 2 ) poate crește rata de creștere, dar necesită tamponare suplimentară pentru a menține pH-ul. [1]

De obicei, selectarea speciilor „Synechocystis” se face folosind rezistența la antibiotice ca factor diferențial. Heidorn și colab. în 2011 au determinat experimental concentrațiile ideale de kanamicină , spectinomicină , streptomicină , cloramfenicol , eritromicină și gentamicină pentru Synechocystis sp. PCC6803. [1] Culturile pot fi păstrate pe plăci de agar timp de aproximativ două săptămâni și pot fi redimensionate sau menținute pe termen nelimitat. [10] Pentru depozitarea pe termen lung, cultura de celule lichide trebuie păstrată într-o soluție de glicerol 15% la -80 ° C. [10]

Genomul

Genomul Synechocystis sp. PCC6803 este conținut în 12 copii ale unui singur cromozom (3,57 megbaze); trei plasmide mici: pCC5.2 (5,2 kb) pCA2,4 (2,4 kb), y pCB2,4 (2,4 kb); și patru plasmide mari: pSYSM (120 kb), pSYSX (106 kb), pSYSA (103kb), y pSYSG (44 kb). [11] [12]

Tulpini suplimentare

Tulpina principală a "Synechocystis" sp. este PCC6803. S-au făcut modificări la tulpina originală PCC6803, deoarece nu are o subtensiune de fotosistem 1 (PSI). [13] O altă sub-tulpină de Synechocystis sp. este ATCC 27184, tolerant la glucoză, deoarece PCC6803 nu poate utiliza glucoza. [14]

Heterotrofie dependentă de lumină

Sub-tulpina ATCC 27184 a "Synechocystis" sp. PCC6803, poate trăi heterotrofic în condiții întunecate folosind glucoza ca sursă de carbon, dar din motive încă necunoscute necesită minimum 5-15 minute de lumină albastră pe zi. Acest mecanism de reglare a luminii rămâne neschimbat la mutanți fără PSI și PSII . [15]

Unele gene glicolitice sunt reglate de gena sll1330 în mediul de lumină și glucoză. Una dintre cele mai importante gene ale glicolizei este cea a fructozei bifosfat aldolazei ( fbaA ). Nivelurile de MRNA de "fbaA" cresc în condiții de luminozitate și suplimentarea cu glucoză. [16]

Sistem CRISPR-Cas nativ

Sistemul CRISPR- Cas oferă imunitate adaptivă la bacterii și arhee . Synechocystis sp. PCC6803 conține trei sisteme CRISPR-Cas diferite: tip ID și două versiuni de tip III. Toate aceste sisteme se găsesc în plasmida pSYSA. Cianobacteriilor în ansamblu le lipsește sistemul de tip II (care a fost recent adaptat ca instrument de inginerie genetică . [17]

Notă

  1. ^ a b c d e ( EN ) T. Heidorn, D. Camsund, H. Huang, P. Lindberg, P. Oliveria, K. Stensjo și P. Lindblad,Capitolul 24 - Biologie sintetică în cianobacterii: inginerie și analiză Funcții noi , în Metode în enzimologie , vol. 497, Academic Press, 2011, p. 539–579, DOI : 10.1016 / B978-0-12-385075-1.00024-X .
  2. ^ (EN) Guogang Dong și Susan S Golden,How to cyanobacterium saystime , în Current Opinion in Microbiology, vol. 11, n. 6, decembrie 2008, p. 541–546, DOI : 10.1016 / j.mib.2008.10.003 , PMC 2692899 , PMID 18983934 .
  3. ^ (RO) M. Wang, Y.-Y. Jiang, KM Kim, G. Qu, H.-F. Ji, JE Mittenthal, H.-Y. Zhang și G. Caetano-Anolles, Un ceas molecular universal al pliurilor proteinelor și puterea sa în urmărirea istoriei timpurii a metabolismului aerob și a oxigenării planetei , în Biologie moleculară și evoluție , vol. 28, nr. 1, 30 august 2010, p. 567-582, DOI : 10.1093 / molbev / msq232 .
  4. ^ (EN) BA Whitton și M. Potts, Ecology of Cyanobacteria II , 2012, p. 1-13.
  5. ^ (EN) PM Shih, D. Wu, A. Latifi, SD Axen, DP Fewer, E. Talla, A. Calteau, F. Cai, N. Tandeau de Marsac, R. Rippka, M. Herdman, K. Sivonen , T. Coursin, T. Laurent, L. Goodwin, M. Nolan, KW Davenport, CS Han, EM Rubin, JA Eisen, T. Woyke, M. Gugger și CA Kerfeld, Îmbunătățirea acoperirii filumului cianobacterian utilizând diversitate- secvențierea genomului condus , în Proceedings of the National Academy of Sciences , vol. 110, nr. 3, 2012, p. 1053-1058, DOI : 10.1073 / pnas.1217107110 , ISSN 0027-8424 ( WC ACNP ) .
  6. ^ (EN) A. Bandyopadhyay, T. Elvitigala, E. Welsh, J. Stockel, M. Liberton, H. Min, LA Sherman și HB Pakrasi, Atribute metabolice noi ale genului Cyanothece, cuprinzând un grup de fixare unicelulară a azotului Cianobacterii , în mBio , vol. 2, nr. 5, 4 octombrie 2011, p. e00214-11 - e00214-11, DOI : 10.1128 / mBio.00214-11 .
  7. ^ (RO) S. Turner, TC. Huang și SM. Chaw, Filogenia moleculară a cianobacteriilor unicelulare fixatoare de azot , în Buletinul botanic al Academiei Sinica , vol. 42, 2001, p. 181–186.
  8. ^ (EN) Jan Červený, Maria Sinetova, Tomáš Zavřel și Dmitry Los Mecanisme de rezistență la temperaturi ridicate ale Synechocystis sp. PCC 6803: An Impact of Histidine Kinase 34 , in Life , vol. 5, nr. 1, 2 martie 2015, p. 676–699, DOI : 10.3390 / life5010676 .
  9. ^ (EN) Pierre Marraccini, Stephane Bulteau, Cassier-Chauvat Corinne, Pierre Mermet-Bouvier și Franck Chauvat, Un vector plasmid conjugat pentru analiza promotorului în mai multe cianobacterii Synechococcus și Synechocystis generează , în Plant Molecular Biology, vol. 23, n. 4, noiembrie 1993, p. 905–909, DOI : 10.1007 / BF00021546 .
  10. ^ a b c ( EN ) JGK Williams, Construirea mutațiilor specifice în centrul de reacție fotosintetică fotosistem II prin metode de inginerie genetică în Synechocystis 6803 , în Methods in Enzymology , vol. 167, Academic Press, 1988, p. 766–778, DOI : 10.1016 / 0076-6879 (88) 67088-1 .
  11. ^ (EN) Labarre J., F. și P. Chauvat Thuriaux, Mutageneză inserțională prin clonarea aleatorie a genelor de rezistență antimicrobiană în genomul cianobacteriei Synechocystis tulpina PCC 6803, în Journal of Bacteriology, vol. 171, 1989, p. 3449-3457.
  12. ^ (EN) T. Kaneko, Analiza structurală a patru plasmide mari care poartă într-o cianobacterie unicelulară, Synechocystis sp. PCC 6803 , în DNA Research , vol. 10, nr. 5, 1 ianuarie 2003, p. 221–228, DOI : 10.1093 / dnares / 10.5.221 .
  13. ^ (EN) G. Shen, S. Boussiba și WF Vermaas, Synechocystis sp PCC 6803 tulpini lipsite de Photosystem I și funcție de ficobilizom , în The Plant Cell, vol. 5, nr. 12, 1993, p. 1853–1863, DOI : 10.1105 / tpc.5.12.1853 .
  14. ^ (EN) Hsin-I Huang și Peter Lindblad, Wide-dynamic-range for promoters engineered cyanobacteria , în Journal of Biological Engineering, vol. 7, nr. 1, 2013, p. 10, DOI : 10.1186 / 1754-1611-7-10 .
  15. ^ (EN) Anderson SL și McIntosh L, Creștere heterotrofă activată de lumină a cianobacteriei Synechocystis sp. tulpina PCC 6803: un proces care necesită lumină albastră , în J Bacteriol , vol. 173, nr. 9, mai 1991, p. 2761-2767, PMC 207855 , PMID 1902208 .
  16. ^ (EN) Yusuke Tabei, Katsuhiko Okada și Mikio Tsuzuki, Sll1330 controlează expresia genelor glicolitice în Synechocystis sp. PCC 6803 , în Biochem. Biofizi. Rez. Comun. , vol. 355, nr. 4, aprilie 2007, p. 1045-1050, DOI : 10.1016 / j.bbrc.2007.02.065 , PMID 17331473 .
  17. ^ (EN) Ingeborg Scholz, Sita J. Lange, Stephanie Hein, Wolfgang R. Hess, Rolf Backofen și Valerie de Crecy-Lagard, CRISPR-Cas Systems in the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 Prezintă căi de procesare distincte care implică cel puțin două Cas6 și o proteină Cmr2 , în PLoS ONE , vol. 8, nr. 2, 18 februarie 2013, p. e56470, DOI : 10.1371 / journal.pone.0056470 .
Biologie Portalul de biologie : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Synechocystis&oldid=122182779 ”