Methanocaldococcus jannaschii

Methanocaldococcus jannaschii (früher Methanococcus jannaschii) ist taxonomisch eine Art von prokaryotischen Mikroorganismen. M. jannaschii gehört als Methanbildner zur Domäne der Lebewesen Archaea.

Methanocaldococcus jannaschii
Systematik
Abteilung: Euryarchaeota Klasse: Methanococci Ordnung: Methanococcales Familie: Methanocaldococcaceae Gattung: Methanocaldococcus Art: Methanocaldococcus jannaschii
Wissenschaftlicher Name
Methanocaldococcus jannaschii
(Jones et al. 1984) Whitman 2002

Das Bild zeigt das Forschungstauchboot Alvin ein Jahr nach der ersten Erkundungsfahrt zu einer Hydrothermal-Quelle (Foto NOAA, 1978). Die Alvin barg auch das Archaeon M. jannaschi von der Kaminbasis eines „Weißen Rauchers“ am Meeresboden (Ostpazifischer Rücken, 20°50'N,109°06'W, 2600 Meter Tiefe).

M. jannaschii wurde mit einem U-Boot der Woods Hole Oceanographic Institution aus einer hydrothermalen Quelle isoliert, ist thermophil und bildet Methan. Es war das erste Archaeon, dessen komplettes Genom sequenziert wurde. Laut Craig Venter, unter dessen Federführung dieses Sequenzierungsprojekt lief, waren die einzigartigen Merkmale des Genoms ein starker Beweis dafür, dass es drei Domänen von Lebewesen gibt.

Eigenschaften und Stoffwechsel

Methanocaldococcus jannaschii ist ein thermophiler, methanogener Organismus, was bedeutet, dass durch Methanogenese Methan als Nebenprodukt des Stoffwechsels entsteht. Das Archaeon kann nur mit Kohlendioxid und Wasserstoff als primäre Energiequellen wachsen; das steht im Gegensatz zu vielen anderen „Methanokokken“ (wie Methanococcus maripalidus), die auch Formiat als primäre Energiequelle verwenden können. Das Genom umfasst viele Hydrogenasen, wie eine 5,10-Methenyltetrahydromethanopterin-Hydrogenase, eine Ferredoxin-Hydrogenase (eha) und eine Coenzym-F420-Hydrogenase.

M. jannaschii hat eine große Anzahl von Inteinen; in einer Proteomik-Studie wurden 19 Intenine entdeckt.

Viele neuartige Stoffwechselwege wurden in M. jannaschii erarbeitet, einschließlich der Synthesewege für methanogene Cofaktoren, Riboflavin und Polyamine (z. B.). Außerdem wurde eine archaeenspezifische DNA-Polymerasefamilie untersucht. In der Membranome-Datenbank wurden Informationen zu Single-Pass-Transmembranproteinen von M. jannaschii zusammengestellt (z. B.).

Systematik

2002 ist eine Veröffentlichung erschienen, in der die Domäne Archaea behandelt wird (Buchband). Unter anderem werden dort das Phylum Euryarchaeota (Buchkapitel) und die darin verankerte neue Klasse Methanococci (Buchabschnitt) beschrieben. Der Abschnitt zur neuen Klasse Methanococci ist mit den darin enthaltenen neuen Taxa und Umgruppierungen, unter anderem mit dem neuen Artnamen Methanocaldococcus jannaschii durch die Internationale Vereinigung der Mikrobiologischen Gesellschaften (IUMS) bestätigt worden.

Themenrelevante Veröffentlichungen zeitlich geordnet

• Jones et al. (1983) – Effektive Veröffentlichung zur neuen Art Methanococcus jannaschii.
• IUMS (1984) – Liste Nummer 16, offizielle Veröffentlichung der Internationalen Vereinigung der Mikrobiologischen Gesellschaften (IUMS) zur Gültigmachung von Namen, u. a. „Methanococcus jannaschii JONES et al. 1984“.
• Whitman (2001) – Effektive Veröffentlichung zur Gattung Methanocaldococcus, u. a. mit der Art Methanocaldococcus jannaschii, die auf der Grundlage des Basonyms Methanococcus jannaschii neu kombiniert wurde (comb. nov.).
• IUMS (2002) – Validierungsliste Nummer 85, offizielle Veröffentlichung der Internationalen Vereinigung der Mikrobiologischen Gesellschaften (IUMS) zur Gültigmachung von Namen, u. a. für die Art „Methanocaldococcus jannaschii (JONES et al. 1984) WHITMAN 2002“.

Weitere Literatur

• Lee et al. (2013) – E. H. Lee, K. Lee, K. Y. Hwang: Structural characterization and comparison of the large subunits of IPM isomerase and homoaconitase from Methanococcus jannaschii. In: Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography. Band 70, Pt 4 April 2014, S. 922–931, doi:10.1107/S1399004713033762, PMID 24699638.
• Wang et al. (2013) – X. Wang, Y. Yuan, M. Teng, L. Niu, Y. Gao: Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of MJ0458, an adenylate kinase from Methanocaldococcus jannaschii. In: Acta crystallographica. Section F, Structural biology and crystallization communications. Band 69, Pt 11 November 2013, S. 1272–1274, doi:10.1107/S1744309113026638, PMID 24192367, PMC 3818051 (freier Volltext).
• Allen et al. (2014) – K. D. Allen, H. Xu, R. H. White: Identification of a unique radical S-adenosylmethionine methylase likely involved in methanopterin biosynthesis in Methanocaldococcus jannaschii. In: Journal of bacteriology. Band 196, Nummer 18, September 2014, S. 3315–3323, doi:10.1128/JB.01903-14, PMID 25002541, PMC 4135684 (freier Volltext).
• Wang et al. (2014) – Y. Wang, H. Xu, R. H. White: β-alanine biosynthesis in Methanocaldococcus jannaschii. In: Journal of bacteriology. Band 196, Nummer 15, August 2014, S. 2869–2875, doi:10.1128/JB.01784-14, PMID 24891443, PMC 4135672 (freier Volltext).

Datenbanken

• LPSN für die Suche nach Methanocaldococcus → http://www.bacterio.net/methanocaldococcus.html
• NCBI taxonomy browser für die Suche nach M. jannaschii → https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=2190
• MicrobeWiki für die Suche nach M. jannaschii → http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Methanococcus_jannaschii
• UCSC genome browser für die Suche nach M. jannaschii → http://microbes.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway?db=methJann1
• KEGG für die Suche nach M. jannaschii → http://www.genome.jp/kegg-bin/show_organism?org=mja
• BacDive für die Suche nach Kulturstämmen von M. jannaschii → http://bacdive.dsmz.de/index.php?search=6981&submit=Search

Einzelnachweise

1. W. J. Jones, J. A. Leigh, F. Mayer, C. R. Woese, R. S. Wolfe: Methanococcus jannaschii sp. nov., an extremely thermophilic methanogen from a submarine hydrothermal vent. In: Archives of Microbiology. 136, 1983, S. 254, doi:10.1007/BF00425213.
2. International Union of Microbiological Societies: VALIDATION LIST No. 85; Validation of publication of new names and new combinations previously effectively published outside the IJSEM. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. In: International journal of systematic and evolutionary microbiology. Band 52, Mai 2002, S. 685–690, doi:10.1099/00207713-52-3-685, PMID 12054225.
3. W. B. Whitman: Genus I. Methanocaldococcus gen. nov. In: David R. Boone, Richard W. Castenholz, George M. Garrity (Hrsg.): Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. Second edition Auflage. Volume one: The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria. Springer Verlag, New York 2001, S. 243–245, doi:10.1007/978-0-387-21609-6. 
4. C. J. Bult, O. White, G. J. Olsen, L. Zhou, R. D. Fleischmann, G. G. Sutton, J. A. Blake, L. M. FitzGerald, R. A. Clayton, J. D. Gocayne, A. R. Kerlavage, B. A. Dougherty, J. F. Tomb, M. D. Adams, C. I. Reich, R. Overbeek, E. F. Kirkness, K. G. Weinstock, J. M. Merrick, A. Glodek, J. L. Scott, N. S. Geoghagen, J. C. Venter: Complete genome sequence of the methanogenic archaeon, Methanococcus jannaschii. In: Science. Band 273, Nummer 5278, August 1996, S. 1058–1073, PMID 8688087.
5. Nicolas Wade: Deep Sea Yields a Clue to Life's Origin. The New York Times Company, 23. August 1996, abgerufen am 31. Januar 2019. 
6. E. J. Lyon, S. Shima, G. Buurman, S. Chowdhuri, A. Batschauer, K. Steinbach, R. K. Thauer: UV-A/blue-light inactivation of the 'metal-free' hydrogenase (Hmd) from methanogenic archaea. In: European Journal of Biochemistry. Band 271, Nummer 1, Januar 2004, S. 195–204, PMID 14686932.
7. Rudolf K. Thauer, Anne-Kristin Kaster, Meike Goenrich, Michael Schick, Takeshi Hiromoto, Seigo Shima: Hydrogenases from Methanogenic Archaea, Nickel, a Novel Cofactor, and H Storage. In: Annual Review of Biochemistry. 79, 2010, S. 507, doi:10.1146/annurev.biochem.030508.152103.
8. W. Zhu, C. I. Reich, G. J. Olsen, C. S. Giometti, J. R. Yates: Shotgun proteomics of Methanococcus jannaschii and insights into methanogenesis. In: Journal of Proteome Research. Band 3, Nummer 3, 2004 May-Jun, S. 538–548, PMID 15253435.
9. R. H. White: Biosynthesis of the methanogenic cofactors. In: Vitamins and hormones. Band 61, 2001, S. 299–337, PMID 11153270 (Review).
10. I. Haase, S. Mörtl, P. Köhler, A. Bacher, M. Fischer: Biosynthesis of riboflavin in archaea. 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase of Methanococcus jannaschii. In: European Journal of Biochemistry. Band 270, Nummer 5, März 2003, S. 1025–1032, PMID 12603336.
11. D. E. Graham, H. Xu, R. H. White: Methanococcus jannaschii uses a pyruvoyl-dependent arginine decarboxylase in polyamine biosynthesis. In: Journal of Biological Chemistry. Band 277, Nummer 26, Juni 2002, S. 23500–23507, doi:10.1074/jbc.M203467200, PMID 11980912.
12. Y. Ishino, K. Komori, I. K. Cann, Y. Koga: A novel DNA polymerase family found in Archaea. In: Journal of bacteriology. Band 180, Nummer 8, April 1998, S. 2232–2236, PMID 9555910, PMC 107154 (freier Volltext).
13. A. L. Lomize, M. A. Lomize, S. R. Krolicki, I. D. Pogozheva: Membranome: a database for proteome-wide analysis of single-pass membrane proteins. In: Nucleic acids research. Band 45, D101 2017, S. D250–D255, doi:10.1093/nar/gkw712, PMID 27510400, PMC 5210604 (freier Volltext).
14. Volume one: The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria. In: David R. Boone, Richard W. Castenholz, George M. Garrity (Hrsg.): Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. Second edition Auflage. Springer Verlag, New York 2001, ISBN 978-0-387-98771-2, doi:10.1007/978-0-387-21609-6. 
15. George M. Garrity, John G. Holt, William B. Whitman, Jyoti Keswani, David R. Boone, Yosuke Koga, et al.: Phylum AII. Euryarchaeota phy. nov. In: David R. Boone, Richard W. Castenholz, George M. Garrity (Hrsg.): Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. Second edition Auflage. Volume one: The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria. Springer Verlag, New York 2001, ISBN 978-0-387-98771-2, S. 211, doi:10.1007/978-0-387-21609-6_17. 
16. David R. Boone: Class I. Methanococci class. nov. In: David R. Boone, Richard W. Castenholz, George M. Garrity (Hrsg.): Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. Second edition Auflage. Volume one: The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria. Springer Verlag, New York 2001, S. 235, doi:10.1007/978-0-387-21609-6. 
17. International Union of Microbiological Societies: Validation of the Publication of New Names and New Combinations Previously Effectively Published Outside the IJSB, List No. 16. In: INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC BACTERIOLOGY. Band 34, Nr. 4, 1984, S. 503–504.