Rhodospirillum rubrum

? Rhodospirillum rubrum
Научная классификация
Царство: Бактерии Тип: Протеобактерии Класс: Альфа-протеобактерии Порядок: Rhodospirillales Семейство: Rhodospirillaceae Род: Rhodospirillum Вид: R. rubrum
Латинское название
Rhodospirillum rubrum
[{{fullurl:wikispecies:{{{wikispecies}}}|uselang=ru}} Систематика на Викивидах] [{{fullurl:commons:Special:Search/{{{wikispecies}}}|uselang=ru}} Поиск изображений на Викискладе]

Rhodospirillum rubrum (R. rubrum) — грамотрицательная, пурпурная протеобактерия, спиралевидной формы и размером от 800 до 1000 нанометров.

Является факультативным анаэробом, который тем не менее способен переходить к спиртовому брожению при низких концентрациях кислорода или к аэробному дыханию при его высоких концентрациях. При аэробном росте фотосинтез генетически подавляется и R. rubrum бесцветен. Однако, как только кислород будет исчерпан, R. rubrum немедленно начинает производить все компоненты фотосинтетического аппарата, включая мембранные белки, бактериохлорофиллы, каротиноиды, то есть бактерия становится фотосинтетически активной. Механизм такой быстрой репрессии фотосинтеза и его возобновления до сих пор неясен. Фотосинтез R. rubrum отличается от такового у растений, поскольку он осушествлятеся не хлорофиллом a, а бактериохлорофиллом.

R. rubrum также является азотофиксирующей бактерией, то есть может экспрессировать и регулировать нитрогеназу, белковый комплекс, катализирующий превращение атмосферного азота в аммиак. Из-за этого важного качества, R. rubrum был выбран многими исследователями в качестве тестового объекта для понимания схемы и регуляции азотофиксации (^[1][2][3][4], вместе с другими организмами). Именно на R. rubrum была впервые продемонстрирована пост-трансляционная регуляция нитрогеназы. Она заключается в том, что белок нитрогеназа модифицируется путём ADP-рибозилирования по 101-ому остатку аргенина (Arg101).^[5]Тактая реакция происходит в отсвет на наличие в среде так называемых факторов отключения — L-глутамина или аммиака, а также при наступлении темноты.^[6] Подобное поведения микроорганизма объяснимо — гораздо легче получать азот путём отщепления аминогрупп у глутамина или усвоением аммиака. Отсутствие же света делает невозможным процесс фотосинтеза и как следствие — процесс азотофиксации.

У R. rubrum есть по крайней мере несколько потенциальных применений в биотехнологии:

• Высокая степень внутриклеточного накопления предшественников ПГМ (поли-гидроксо-масляной кислоты) для продукции биопластика
• Производство водородного топлива
• Модельная система для изучения преобразования энергии света в энергию химических связей, а также изучения регуляции азотофисирующей системы.

Источники

1. ↑ Teixeira PF, Jonsson A, Frank M, Wang H, Nordlund S (2008). «Interaction of the signal transduction protein GlnJ with the cellular targets AmtB1, GlnE and GlnD in Rhodospirillum rubrum: dependence on manganese, 2-oxoglutarate and the ADP/ATP ratio». Microbiology 154 (Pt8): 2336–47. DOI:10.1099/mic.0.2008/017533-0. PMID 18667566.
2. ↑ Selao TT, Nordlund S, Norén A (2008). «Comparative proteomic studies in Rhodospirillum rubrum grown under different nitrogen conditions». J Proteome Res 7 (8): 3267–75. DOI:10.1021/pr700771u. PMID 18570453.
3. ↑ Wolfe DM, Zhang Y, and Roberts GP (2007). «Specificity and Regulation of Interaction between the PII and AmtB1 Proteins in Rhodospirillum rubrum». J Bacteriol 189 (19): 6861–6869. DOI:10.1128/JB.00759-07. PMID 17644595.
4. ↑ Jonsson A, Teixeira PF, Nordlund S (2007). «The activity of adenylyltransferase in Rhodospirillum rubrum is only affected by alpha-ketoglutarate and unmodified PII proteins, but not by glutamine, in vitro». FEBS J 274 (10): 2449–60. DOI:10.1111/j.1742-4658.2007.05778.x. PMID 17419734.
5. ↑ Pope MR, Murrell SA, Ludden PW (1985). «Covalent modification of the iron protein of nitrogenase from Rhodospirillum rubrum by adenosine diphosphoribosylation of a specific arginine residue». Proc Natl Acad Sci U S A 82 (10): 3173–7. DOI:10.1073/pnas.82.10.3173. PMID 3923473.
6. ↑ Neilson AH, Nordlund S (1975). «Regulation of nitrogenase synthesis in intact cells of Rhodospirillum rubrum: inactivation of nitrogen fixation by ammonia, L-glutamine and L-asparagine». J Gen Microbiol 91 (1): 53–62. PMID 811763.