Vibrio fischeri

Vibrio fischeri


Clasificare științifică
Domeniu	Prokaryota
Regatul	Bacterii
Phylum	Proteobacterii
Clasă	Proteobacteria Gamma
Ordin	Vibrionales
Familie	Vibrionaceae
Tip	Vibrio
Specii	V. fischeri
Nomenclatura binominala
Vibrio fischeri Urbanczyk, Ast, Higgins, Carson & Dunlap 2007 Lehmann și Neumann 1896 (Beijerinck 1889)

Vibrio fischeri este o bacterie Gram-negativă , în formă de tijă, răspândită în întreaga lume în zonele marine . ^[1] V. fischeri are proprietăți bioluminescente și se găsește în principal în simbioză cu diferite animale marine, cum ar fi sepiolide . Este heterotrof și se mișcă cu ajutorul flagelilor . V. fischeri cu viață liberă supraviețuiește cu materie organică în descompunere (vezi saprofitul ). Bacteria este un organism cheie de cercetare pentru examinarea bioluminiscenței microbiene, a detectării cvorumului și a simbiozei bacteriene-animale. ^[2] Este numit în onoarea lui Bernhard Fischer , un microbiolog german. ^[3]

Comparația ARNr a condus la reclasificarea acestei specii de la genul Vibrio la cel recent creat Aliivibrio în 2007. ^[4]

Ecologie

Planctonul V. fischeri se găsește în cantități foarte mici (aproape nedetectabile) în aproape toate oceanele lumii, prezente preferențial în apele temperate și subtropicale . Acești V. fischeri cu viață liberă se întrețin cu substanțe organice în apă. Acestea se găsesc în concentrații mai mari în simbioză cu anumite organisme din adâncurile din interiorul organelor luminoase speciale; sau ca parte a microbiotei enterale (intestinale) normale a animalelor marine. ^[1]

Relatie simbiotica

Relațiile simbiotice la peștii monocentrici și la calmarul sepiolid par să fi evoluat separat. Cea mai prolifică dintre aceste relații este cu calmarul gigant hawaian ( Euprymna scolopes ).

V. fischeri care trăiesc liberi în ocean inoculează organele luminoase ale calmarilor și ale peștilor tineri. Celulele de păr din interiorul organelor luminoase aspiră selectiv bacteriile simbiotice. Aceste celule promovează creșterea simbolului și resping în mod activ orice concurent. Bacteriile fac ca aceste celule să moară una după alta odată ce organul luminos este suficient de colonizat.

Organul luminos al anumitor calamari conține plăci reflectorizante care intensifică și direcționează lumina produsă, datorită proteinelor cunoscute sub numele de reflectine . Reglează lumina pentru a preveni calmarul să arunce o umbră în nopțile luminate de lună, de exemplu. Calmarul sepiolid excretă 90% din bacteriile simbiotice în organul lor luminos în fiecare dimineață într-un proces cunoscut sub numele de aerisire . Ventilarea este ipotezată pentru a furniza sursa inoculului cu viață liberă pentru calmarul tocmai eclozat.

Bioluminiscență

Bioluminiscența V. fischeri este cauzată de transcrierea operonului Lux, indusă de detectarea cvorumului dependent de populație. ^[1] Luminescența este văzută numai atunci când densitatea populației atinge un anumit nivel. Luminiscența pare să urmeze un ritm circadian . Adică este mai strălucitor în timpul nopții decât în timpul zilei. De asemenea, s-a arătat că nivelurile de bioluminiscență sunt proporționale legate atât de protecția împotriva deteriorării radiațiilor ultraviolete asupra genelor, cât și de patogenitatea V. fischeri bioluminiscente.

Genetica bioluminiscenței

Sistemul bacterian luciferin - luciferază este codificat de un set de gene numite operon „lux” . În V. fischeri , cinci dintre aceste gene ( luxCDABE ) au fost identificate ca active în emisia de lumină vizibilă și două gene ( luxR și luxI ) sunt implicate în reglarea operonului . Mai mulți factori externi și intrinseci par să inducă și să inhibe transcrierea acestui set de gene și să producă sau să suprime emisia de lumină . Sunt în curs mai multe cercetări pentru a ne îmbunătăți înțelegerea acestor procese.

Bacteria gram negativă bioluminiscentă Vibrio fischeri este una dintre numeroasele specii de bacterii care formează în mod obișnuit relații simbiotice cu organismele marine. Organismele conțin bacterii care utilizează bioluminescență, astfel încât să poată găsi perechi, să țină prădătorii departe, să atragă prada sau să comunice cu alte organisme (Widder, 2010). În schimb, organismul în care trăiesc bacteriile oferă bacteriilor un mediu bogat în nutrienți (Winfrey și colab., 1997). Operonul lux este un fragment de 9 kilobaze al genomului V. fischeri care controlează bioluminescența prin catalizarea enzimei luciferază (Meighen, 1991). Operonul lux are o secvență genică cunoscută de luxCDAB (F) E , în care luxA și luxB reprezintă genele care codifică componentele luciferazei, iar luxCDE este fragmentul genei care conține genele care codifică un complex de acizi grași reductază care fabrică acizii grași necesari pentru mecanismul luciferazei (Meighen, 1991). Gena luxC codifică enzima acil-reductază, gena acil-transferază luxD și gena luxE proteinele necesare pentru enzima acil-proteină sintetază. Luciferaza produce o lumină verde / albastră prin oxidarea mononucleotidei cu flavină redusă și o aldehidă cu lanț lung prin intermediul oxigenului diatomic. Reacția este rezumată la ^[5] :

FMNH ₂ + O ₂ + R-CHO → FMN + R-COOH + H ₂ O + Lumină

Flavin flavinmononucleotidul redus (FMNH) este furnizat de gena fre, numită și LuxG. În V. fischeri , este direct lângă LuxE (care dă LuxCDABE-fre) de la 1042306 la 1048745 ^[6] .

Pentru a genera aldehida necesară în reacția de mai sus, sunt necesare trei enzime suplimentare. Acizii grași necesari reacției sunt extrase din calea biosintezei acizilor grași prin intermediul enzimei acil transferază. Acil-transferaza reacționează cu acil- ACP pentru a elibera R-COOH, un acid gras liber. R-COOH este redus de un sistem cu două enzime la o aldehidă. Reacția este prezentată mai jos ^[7] :

R-COOH + ATP + NADPH → R-CHO + AMP + PP + NADP ⁺

Deși operonul lux codifică enzimele necesare pentru ca bacteriile să strălucească, bioluminescența este reglată prin autoinducție. Un autoinductor este un promotor transcripțional al enzimelor transcripționale necesare pentru bioluminiscență. Înainte ca strălucirea să poată fi luminată, trebuie să existe o anumită concentrație a unui autoinductor. Astfel, pentru ca bioluminiscența să apară, concentrații mari de colonii de V. fischeri ar trebui să fie prezente în organism ^[7] .

Lista sinonimelor

Achromobacter fischeri (Beijerinck 1889) Bergey și colab. 1930
Bacillus fischeri (Beijerinck 1889) Trevisan 1889
Bacterium phosphorescens indigenus (Eisenberg 1891) Chester 1897
Einheimischer leuchtbacillus Fischer 1888
Microspira fischeri " (Beijerinck 1889) Chester 1901
Marine microspira (Russell 1892) Migula 1900
Photobacterium fischeri Beijerinck 1889
Vibrio noctiluca Weisglass și Skreb 1963 ^[8]

Notă

^ ^a ^b ^c Madigan M., Martinko J. (ed.), Brock Biology of Microorganisms , ediția a XI-a, Prentice Hall, 2005, ISBN 0-13-144329-1 .
^ Holt JG (ed.), Bergey's Manual of Determinative Bacteriology , ediția a IX-a, Williams și Wilkins, 1994, ISBN 0-683-00603-7 .
^ George M. Garrity: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology . Ediția a 2-a, Springer, New York, 2005, Volumul 2: Proteobacteria, Partea B: Gammaproteobacteria ISBN 0-387-24144-2
^ Urbanczyk, H., Ast, JC, Higgins, MJ, Carson, J., Dunlap, PV, Reclasificarea Vibrio fischeri , Vibrio logei , Vibrio salmonicida și Vibrio wodanis ca Aliivibrio fischeri gen. nov., pieptene. nov., Aliivibrio logei comb. nov., pieptene Aliivibrio salmonicida . noiembrie și pieptene Aliivibrio wodanis . noiembrie , în International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology , vol. 57, nr. 12, 2007, pp. 2823-2829, DOI : 10.1099 / ijs.0.65081-0 , PMID 18048732 .
^ Silverman și colab., 1984
^ (EN) Vibrio fischeri ES114 cromozomul II, secvență completă , pe ncbi.nlm.nih.gov.
^ ^a ^b Winfrey și colab., 1997
^ NCBI Taxbrowser

Bibliografie

( EN ) Michael R. Winfrey, Marc A. Rott, Alan Wortman, Unraveling DNA: Molecular Biology for the Laboratory , Prentice Hall, 1997. ISBN 978-0132700344
(EN) Widder, Edith A., Bioluminescența în ocean: origini ale diversității biologice, chimice și ecologice în știință, vol. 328, nr. 507, 2010, DOI : 10.1126 / science.1174269 .
( EN ) Meighen, Edward A., Biologia moleculară a bioluminescenței bacteriene , în Microbiol. Rev. , vol. 55, nr. 1, 1991, pp. 123-142, PMC 372803 .
( EN ) Belas R., Mileham A., Simon M., Silverman M., Transpone mutagenesis of marine Vibrio spp. , în J. Bacteriol. , vol. 158, 1984, pp. 890-896.

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Vibrio fischeri
Wikispecies conține informații despre Vibrio fischeri

Portalul Microbiologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de Microbiologie

[Brock-1] Madigan M., Martinko J. (ed.), Brock Biology of Microorganisms , ediția a XI-a, Prentice Hall, 2005, ISBN 0-13-144329-1 .

[Bergey-2] Holt JG (ed.), Bergey's Manual of Determinative Bacteriology , ediția a IX-a, Williams și Wilkins, 1994, ISBN 0-683-00603-7 .

[3] George M. Garrity: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology . Ediția a 2-a, Springer, New York, 2005, Volumul 2: Proteobacteria, Partea B: Gammaproteobacteria ISBN 0-387-24144-2

[4] Urbanczyk, H., Ast, JC, Higgins, MJ, Carson, J., Dunlap, PV, Reclasificarea Vibrio fischeri , Vibrio logei , Vibrio salmonicida și Vibrio wodanis ca Aliivibrio fischeri gen. nov., pieptene. nov., Aliivibrio logei comb. nov., pieptene Aliivibrio salmonicida . noiembrie și pieptene Aliivibrio wodanis . noiembrie , în International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology , vol. 57, nr. 12, 2007, pp. 2823-2829, DOI : 10.1099 / ijs.0.65081-0 , PMID 18048732 .

[5] Silverman și colab., 1984

[6] (EN) Vibrio fischeri ES114 cromozomul II, secvență completă , pe ncbi.nlm.nih.gov.

[Winfrey-7] Winfrey și colab., 1997

[8] NCBI Taxbrowser

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

V · D · M Principalele organisme model
Virus	Fagul Lambda
Procariote	Escherichia coli · Bacillus subtilis · Mycoplasma genitalium · Vibrio fischeri · Synechocystis · Pseudomonas fluorescens
Protiști	Chlamydomonas reinhardtii · Dictyostelium discoideum · Tetrahymena
Plantă	Zea mays (porumb) · Oryza sativa (orez asiatic) · Oryza glaberrima (orez african) · Arabidopsis thaliana · Nicotiana tabacum (tutun) Lotus japonicus (lotus) · Medicago truncatula · Brachypodium distachyon
Ciuperci	Neurospora crassa · Aspergillus nidulans · Saccharomyces cerevisiae (drojdie în devenire) Schizosaccharomyces pombe (drojdie de clivaj binar)
Animale nevertebrate	Ciona intestinalis ( strop de mare lung) · Drosophila melanogaster (musca fructelor) · gândac de făină roșie Caenorhabditis elegans · Hidra · Arbacia punctulata și Paracentrotus lividus (arici de mare) Calmar lung de coastă (calmar) · Euprymna scolopes (calamar uriaș Hawaii)
Animale vertebrate	Mus musculus (șoarece) · Rattus norvegicus (șobolan) · Cavia porcellus (cobai) · porc domestic (porc) · Canis lupus familiaris (câine) Xenopus laevis (broască) · Takifugu rubripes (pufferfish) · Oryzias latipes (medaka) · Danio rerio (pește zebră)