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Thermococcus gammatolerans ist eine Spezies Art extremophiler Archaeen und zur Zeit seiner Entdeckung 2003 der strahlenresistenteste bekannte Organismus 1 Thermococcus gammatoleransThermococcus gammatoleransSystematikAbteilung EuryarchaeotaKlasse ThermococciOrdnung ThermococcalesFamilie ThermococcaceaeGattung ThermococcusArt Thermococcus gammatoleransWissenschaftlicher NameThermococcus gammatoleransJolivet 2003T gammatolerans wurde in einer Tiefsee Hydrothermalquelle im Guaymas Becken Golf von Kalifornien in uber 2 600 m Tiefe vor der Kuste Niederkaliforniens entdeckt und gedeiht bei Temperaturen zwischen 55 und 95 C wobei sein Entwicklungs optimum bei 88 C liegt Sein optimaler Wachstums pH Wert liegt bei 6 begunstigt durch die Anwesenheit von Schwefel S der zu Schwefelwasserstoff H2S reduziert wird Es ist der Organismus mit der starksten bekannten Strahlenresistenz er kann eine Bestrahlung mit Gammastrahlen von 30 000 Gy Gray aushalten 1 Inhaltsverzeichnis 1 Etymologie 2 Entdeckung 3 Beschreibung 4 Phylogenie und Taxonomie 5 Strahlungsresistenz 6 Anwendungen 7 Literatur 8 Weblinks 9 EinzelnachweiseEtymologie BearbeitenDer Gattungsname Thermococcus leitet sich ab von altgriechisch 8ermh therme deutsch Hitze englisch heat 2 und neulateinisch coccus von gr kokkos kokkos deutsch Beere Kornchen englisch berry vgl Kokke Thermococcus bedeutet also Kugelchen die in heisser Umgebung existieren 3 Das Art Epitheton gammatolerans leitet sich ab von gr gamma gamma was sich auf die Gammastrahlung bezieht und lateinisch tolerans tolerierend bezieht sich also auf die Fahigkeit dieser Organismen hohe Mengen an g Strahlen zu tolerieren 3 Entdeckung BearbeitenThermococcus gammatolerans wurde 2003 in Proben entdeckt die aus einem hydrothermalen Schlot 27 1 N 111 24 W 27 016666666667 111 4 im Guaymas Becken in 2 616 m Tiefe im Golf von Kalifornien vor der Kuste der Niederkalifornischen Halbinsel spanisch Baja California mit dem Tauchboot Nautile wahrend der Forschungsmission Guaynaut entnommen wurden 1 Beschreibung Bearbeiten nbsp Schemazeichnung einer Zelle von T gammatoleransWie fur den Referenzstamm EJ3T beschrieben bilden die Zellen regelmassige Kokken die einzeln oder paarweise auftraten Sie tragen Geisseln und sind deshalb beweglich motil Der Durchmesser der Zellen reicht von 0 6 bis 1 4 mm unter optimalen Wachstumsbedingungen um 1 mm Die Zellen scheinen sich durch Einschnurung en constriction zu teilen 1 Der Stamm EJ3T wachst zwischen 55 und 95 C optimale Wachstumstemperatur bei 88 C Der optimale pH Wert fur das Wachstum ist 6 0 und die optimale NaCl Konzentration betragt etwa 20 g l Dieser Stamm ist obligat anaerob und heterotroph er kann Hefeextrakt Trypton und Pepton verwerteten Fur das Wachstum ist elementarer Schwefel oder Cystin erforderlich dieser wird zu Schwefelwasserstoff H2S reduziert 1 Phylogenie und Taxonomie BearbeitenDas Genom von T gammatolerans Stamm EJ3T wurde sequenziert Es enthalt ein zirkulares Doppelstrang DNA Molekul Chromosom mit einer Lange von 2 045 438 bp Basenpaaren die fur vorhergesagt 2 157 Proteine kodieren 4 5 6 Es gibt keine gemeinsamen extra chromosomalen Elemente 5 6 Der G C Gehalt der DNA im Genom betragt 51 3 mol 1 Nach der 16S rRNA Sequenzanalyse ist der Stamm EJ3T am engsten mit den Spezies Thermococcus celer T guaymasensis T hydrothermalis T profundus und T gorgonarius verwandt Die Thermococcus Arten leben in extrem heissen Umgebungen wie Hydrothermalquellen Die beiden Gattungen Thermococcus und Pyrococcus wortlich Feuerball mit P furiosus umfassen chemoorganotrophe anaerobe Organismen Thermococcus Arten bevorzugen 70 95 C Wachstumsoptimum bei uber 80 C Pyrococcus Arten sogar 70 100 C Allerdings wurde bei der DNA DNA Hybridisierung keine signifikante Homologie zwischen dem Stamm EJ3T und diesen Arten festgestellt Dieser Stamm wies auch phanotypische Merkmale auf die sich von denen der engsten phylogenetischen Verwandten unterscheiden Dies rechtfertigte die Klassifizierung von EJ3T als Typusstamm einer eigenstandigen Spezies eben Thermococcus gammatolerans 1 Zusammen mit den Gattungen Palaeococcus und Pyrococcus gehort Thermococcus zur Familie der Thermococcaceae der einzigen Familie der Thermococci von Thomas Cavalier Smith Protoarchaea genannt 7 einer Klasse im Phylum der Euryarchaeota 3 8 4 9 Strahlungsresistenz BearbeitenDie Radioresistenz dieser Art hat die Untersuchung ihres Genoms und Proteoms zu einem wachsenden Forschungsgebiet gemacht um den Mechanismus ihrer Resistenz zu ermitteln 10 6 und seine Fahigkeit beschadigte Chromosomen nach Gammastrahlung zu reparieren mit strahlenresistenten Bakterien zu vergleichen und gegenuberzustellen 11 Die Resistenz von T gammatolerans gegenuber ionisierender Strahlung ist enorm Eine Dosis von 5 Gy reicht aus um einen Menschen zu toten und eine Dosis von 60 Gy ist in der Lage alle Zellen in einer Kolonie von E coli abzutoten T gammatolerans kann dagegen Dosen von bis zu 30 000 Gy ohne Verlust der Lebensfahigkeit uberstehen 1 6 das ist das 6 000 fache der fur den Menschen todlichen Dosis 6 Der Mechanismus dieser Resistenz scheint eher auf noch unbekannten Proteinen zu beruhen als auf vielen von anderen Organismen bekannten homologen DNA Reparaturenzymen zuruckzufuhren zu sein 10 6 Thermococcus gammatolerans verfugt uber eine Reihe von Mechanismen zur Bewaltigung reaktiver Sauerstoffspezies ROS Sauerstoffradikale um die durch Gammastrahlen erzeugten grossen Mengen an dieser Art zu bewaltigen 10 6 Nach Tapias et al 2009 beeinflussen nahrstoffarme Bedingungen die Radioresistenz von T gammatolerans negativ Unter optimalen Wachstumsbedingungen hangt das Uberleben der Zellen im Gegensatz zu anderen Organismen nicht von der zellularen Wachstumsphase ab stationare Phase versus Phase exponentiellen Wachstums Die DNA Reparatur selbst funktioniert in der stationaren Phase jedoch schneller Diese Ergebnisse deuten darauf hin dass eine schnelle DNA Reparatur fur die extreme Radioresistenz von T gammatolerans nicht erforderlich ist 11 Der Mechanismus der Strahlungsresistenz wurde 2016 von Ewa Barbier et al noch weiter untersucht 12 Anwendungen BearbeitenAnwendungsmoglichkeiten konnten beispielsweise auf folgenden Feldern bestehen Entwicklung neuer enzymatischer Marker durchgefuhrt die gegen hohe Temperaturen resistent sind sowie uber ihre Anwendung bei der Untersuchung der Karzinogenese 13 und der Entwicklung mitochondrialer Krankheiten Die DNA Reparaturmechanismen von T gammatolerans konnten in das Genom hoherer Arten Eukaryoten eingebaut werden um die DNA Reparatur zu verbessern und die Zellalterung zu verringern 14 Die hohe Sequenz und Strukturhomologie zwischen den menschlichen insulinahnlichen Wachstumsfaktoren IGF 1 und IGF 2 macht die serologische Unterscheidung schwierig Wunschenswert waren dafur hochspezifische IGF 1 und IGF 2 Antikorper aber nur die kurze sog IGF Schleife en IGF loop bietet einen fur diesen Zweck ausreichenden Sequenzunterschied Bei Thermus thermophilus und Thermococcus gammatolerans scheint es Proteine mit geeigneten Domanen zu geben SlyD sensitive to lysis D FKBP FK 506 binding protein um zwischen beiden Epitopen der IGF 1 und der IGF 2 Schleife zu unterscheiden was die Entwicklung spezifischer monoklonaler IGF 1 und IGF 2 Antikorper ermoglichen konnte 15 Literatur BearbeitenArnaud Lagorce Aude Fourcans Murielle Dutertre Brice Bouyssiere Yvan Zivanovic Fabrice Confalonieri Wide Transcriptional Response of the Archaeon Thermococcus gammatolerans to Cadmium In PLOS ONE Band 7 Nr 7 2012 ISSN 1932 6203 S e41935 doi 10 1371 journal pone 0041935 PMID 22848664 PMC 3407056 freier Volltext bibcode 2012PLoSO 741935L englisch Weblinks BearbeitenType strain of Thermococcus gammatolerans at BacDive Bacterial Diversity MetadatabaseEinzelnachweise Bearbeiten a b c d e f g h Edmond Jolivet Stephane L Haridon Erwan Corre Patrick Forterre Daniel Prieur Thermococcus gammatolerans sp nov a hyperthermophilic archaeon from a deep sea hydrothermal vent that resists ionizing radiation In Int J Syst Evol Microbiol 53 Jahrgang Nr 3 Januar 2003 S 847 851 doi 10 1099 ijs 0 02503 0 PMID 12807211 8ermh Henry George Liddell Robert Scott A Greek English Lexicon at the Perseus Project a b c Classification of phyla Memento des Originals vom 22 September 2013 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www bacterio net in List of Bacterial Names with Standing in Nomenclature LPSN J P Euzeby 1997 International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology Band 47 Nr 2 S 590 592 doi 10 1099 00207713 47 2 590 PMID 9103655 a b NCBI Thermococcus gammatolerans Jolivet et al 2003 species graphisch Thermococcus gammatolerans auf Lifemap NCBI Version a b Verena Tunnicliffe The biology of hydrothermal vents Ecology and evolution In Oceanography and Marine Biology Band 29 1991 S 319 408 a b c d e f g Microbewiki Thermococcus gammatolerans Department of Biology Kenyon College Gambier Ohio Stand 24 Oktober 2011 NCBI Thermococci Zillig and Reysenbach 2002 class heterotypic synonym Protoarchaea Cavalier Smith 2002 WoRMS Thermococcus gammatolerans Jolivet L Haridon Corre Forterre amp Prieur 2003 OneZoom Thermococcus gammatolerans a b c Yvan Zivanovic Jean Armengaud Arnaud Lagorce Christophe Leplat Philippe Guerin Murielle Dutertre Veronique Anthouard Patrick Forterre Patrick Wincker Fabrice Confalonieri Genome analysis and genome wide proteomics of Thermococcus gammatolerans the most radioresistant organism known amongst the Archaea In Genome Biol Ban 10 Nr 6 26 Juni 2009 S R70 doi 10 1186 gb 2009 10 6 r70 PMC 2718504 freier Volltext PMID 19558674 a b Angels Tapias Christophe Leplat Fabrice Confalonieri Recovery of ionizing radiation damage after high doses of gamma ray in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus gammatolerans In Extremophiles 13 Jahrgang Nr 2 Marz 2009 S 333 343 doi 10 1007 s00792 008 0221 3 PMID 19137239 Ewa Barbier Arnaud Lagorce Amine Hachemi Murielle Dutertre Aurore Gorlas Lucie Morand Christine Saint Pierre Jean Luc Ravanat Thierry Douki Jean Armengaud Didier Gasparutto Fabrice Confalonieri Jean Breton Oxidative DNA Damage and Repair in the Radioresistant Archaeon Thermococcus gammatolerans In Chem Res Toxicol Band 29 Nr 11 27 September 2016 S 1796 1809 doi 10 1021 acs chemrestox 6b00128 A M Vatsa et al Review of anticancer and antioxidant activities of radioresistant extremophiles at molecular level an itinerary to the discovery of cancer drugs in Nigerian extreme radiation environments In Nigerian J Biotech Band 27 2014 S 40 47 A A Venancio Landerosa E Rudino Pineraa C S Cardona Felix Cloning recombinant production and crystallographic structure of Proliferating Cell Nuclear Antigen from radioresistant archaeon Thermococcus gammatolerans In Biochemistry and Biophysics Reports Band 8 Dezember 2016 S 200 206 doi 10 1016 j bbrep 2016 08 004 Carmen Peess et al A novel epitope presenting thermostable scaffold for the development of highly specific insulin like growth factor 1 2 antibodies In J Biol Chem Band 294 Nr 36 6 September 2019 S 13434 13444 doi 10 1074 jbc RA119 007654 PMC 6737233 freier Volltext PMID 31337703 Epub 23 Juli 2019 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Thermococcus gammatolerans amp oldid 233611258