Thermus thermophilus — грамотрицательная бактерия , используемая в ряде биотехнологических приложений, в том числе в качестве модельного организма для генетической манипуляции , структурной геномики и системной биологии . Бактерия чрезвычайно термофильна , с оптимальной температурой роста около 65 °C (149 °F). Thermus thermophilus был первоначально выделен из термального источника в горячем источнике в Идзу , Япония, Тайро Осимой и Казутомо Имахори. [1] Также было обнаружено, что организм играет важную роль в деградации органических материалов в термогенной фазе компостирования . [ 2] T. thermophilus подразделяется на несколько штаммов, из которых HB8 и HB27 являются наиболее часто используемыми в лабораторных условиях. Геномные анализы этих штаммов были независимо завершены в 2004 году. [3] Thermus также демонстрирует самые высокие частоты естественной трансформации, известные на сегодняшний день. [4]
Thermus thermophilus — грамотрицательная бактерия с внешней мембраной, состоящей из фосфолипидов и липополисахаридов . Эта бактерия также имеет тонкий слой пептидогликана (также известный как муреин ), в этом слое находится 29 муропептидов, которые составляют более 85% от общего слоя муреина. В слое муреина этой бактерии обнаружено присутствие Ala, Glu, Gly, Orn, N -ацетилглюкозамина и N -ацетилмурамина. Еще одной уникальной особенностью этого слоя муреина является то, что N-концевой Gly замещен фенилуксусной кислотой . Это первый случай обнаружения фенилуксусной кислоты в муреине бактериальных клеток. Состав и пептидные поперечные мостики, обнаруженные в этом слое муреина, типичны для грамположительных бактерий , но количество, степень поперечных связей и длина гликановой цепи придают этой бактерии ее грамотрицательные свойства. [5]
Thermus thermophilus изначально был обнаружен в термальном источнике в Японии. Эти бактерии можно найти в различных геотермальных средах. Эти термофилы требуют более строгой системы репарации ДНК, поскольку ДНК становится нестабильной при высоких температурах. Содержание GC в этой бактерии составляет около 69%, что способствует термостабильности генома этой бактерии. [6]
Два наиболее широко используемых штамма в лабораторных условиях — это HB27 и HB8. Штамм HB27 способен жить в аэробной или анаэробной среде . Он имеет геном, состоящий из основной хромосомы (длиной 1,89 Мб), а также мегаплазмиды , известной как pTT27 (длиной 0,23 Мб). [7] Хромосома HB27 содержит 1968 генов, кодирующих белки, причем 20% этих генов не имеют известной функции. В то время как мегаплазмида содержит 230 генов, кодирующих белки, около 39% этих генов не имеют известной функции. [8]
Штамм HB8 также является аэробным организмом и модельным организмом для системной биологии. Он имеет геном , состоящий из плазмиды, известной как pTT8 (9,3kb длиной), которая связана с хромосомой (1,85Mb), а также мегаплазмидой, также известной как pTT27 (0,26Mb). Было обнаружено, что этот штамм является полиплоидным организмом с числом копий хромосомы и мегаплазмиды около четырех-пяти. [7]
Этот организм был выгоден для промышленных биотехнологических областей, поскольку он является отличным источником ферментов, а точнее термозимов. Одним из этих ферментов является ДНК-полимераза Tth (rTth, чтобы подчеркнуть ее рекомбинантность).
rTth ДНК-полимераза — это рекомбинантная термостабильная ДНК-полимераза, полученная из Thermus thermophilus HB8, с оптимальной активностью при 70-80 °C, используемая в некоторых приложениях ПЦР . Фермент обладает эффективной активностью обратной транскриптазы в присутствии марганца . [9] Этот фермент полезен для амплификации GC-богатых мишеней и для сырых образцов. Его можно использовать в приложениях ПЦР, ОТ-ПЦР, а также для удлинения праймера. [10] Было показано, что эта полимераза устойчива к ингибиторам ДНК-полимеразы, присутствующим в клинических образцах, она также обладает способностью обнаруживать РНК в присутствии ингибиторов. Было показано, что в присутствии ингибиторов она обнаруживает эту РНК на сопоставимом уровне с ее способностью обнаруживать ДНК . [9]