Deinococcus radiodurans

Биномиальное название


Deinococcus radiodurans
(Ex Raj et al. 1960) Brooks et Murray 1981





Ссылки





Deinococcus radiodurans – грамотрицательная позитивниа, экстремофильным кокковая бактерия рода Deinococcus, один из самых устойчивых организмов к действию ионизирующего излучения. Впервые был выделен из консервированного мяса, подвергнутого действию гамма-излучения с целью изучения возможности стерилизации. Организм был впервые описан в 1960 году под названием Micrococcus radiodurans, а в 1981 году переведен во вновь рода Deinococcus. Сейчас разрабатываются способы использования D. radiodurans в биоочистки радиоактивно зараженных сточных вод.
Морфология
Окрашивается по методу Грама положительно, хотя клеточная стенка имеет строение, типичное для грамотрицательных бактерий), это неподвижный кок диаметром 1,5-3,5 мкм. На микроскопических препаратах располагается по две или чаще четыре клетки, образуя тетрады. Не образует капсул и спор. синтезуж красный пигмент.
Культуральные свойства
D. radiodurans – хемоорганогетеротроф, облигантный аэроб. Растет на простых питательных средах. На агаризованных питательных средах образует гладкие, выпуклые колонии от розового до красного цвета. Штаммы D. radiodurans выделялись из большого разнообразия субстратов: от помета слонои и почв в арктических глубин и песков пустынь, поэтому нельзя говорить о каком-либо специфическом местообитания этого микроорганизма.
Геном
Уникальной особенностью генома D. radiodurans является то, что каждая кольцевая молекула ДНК генома представлена в нескольких копиях, которые вместе образуют переплетенные кольца, каждое кольцо содержит по несколько копий одной молекулы ДНК. Другой уникальной особенностью D. radiodurans является наличие РНК-лигазы, способных сшивать молекулы РНК в гибридном комплексе РНК-ДНК. Геном D. radiodurans штамма R1 представлен четырьмя молекулами ДНК: две хромосомы и две плазмиды – мегаплазмида и имела плазмида. Хромосома 1 D. radiodurans является кольцевой двухцепочечной молекулой ДНК размером 2648638 п.н. и содержит 2687 генов, из которых 2629 кодируют белки. Хромосома 2 меньше размерами (412348 п.н.) и содержит 369 генов, из которых 368 кодируют белки. Мегаплазмида MP1 является двухцепочечной кольцевой молекулой ДНК размером 177466 п.н. и содержит 148 генов, из которых 145 кодируют белки. Плазмида CP1 также представлена кольцевой молекулой ДНК размером 45704 п.н., и содержит 40 генов, из которых 39 кодируют белки. Известно также несколько плазмид, влияющих на резистентность к лизоцима и допустимую температуру роста. Микроорганизм имеет естественную компетентность к трансформации чужеродной ДНК. Геном D. radiodurans весьма близок к геному Thermus aquaticus и сравнение геномов показывает дивергентные пути адаптации к термофильности и устойчивости к радиации.
D. radiodurans широко известна своей высокой устойчивостью к действию радиации и является одним из наиболее устойчивых к действию радиации организм мире – D. radiodurans способен выживать при дозе до 10000 Гр. (Для человека летальная доза радиации составляет около 5 Гр., Для Escherichia coli – 2000 Гр.)
Вероятно, высокая устойчивость к действию ионизирующего излучения возникла вследствие возникновения устойчивости к высушиванию, поскольку механизмы повреждения ДНК, а значит и устойчивости к радиации и высушиванию, восточные, причем D. radiodurans синтезирует так называемые LEA-белки, предотвращающие агрегации белков во время высушивания. Долгое время такой уровень устойчивости к действию радиации был не совсем понятен. Сейчас известно, что D. radiodurans хранит в клетке по несколько копий генома, упакованных в виде торов или колец, дополнительные копии генома позволяют в точности восстановить геном после многочисленных одно-и двухцепочечных разрывов. Было также показано, что как минимум две копии генома при массированных двухцепочечных разрывах образуют полный геном при реассоциации фрагментов ДНК, образовавшихся после чего прозодить повторный синтез поврежденных участков из гомологичных неповрежденных последовательностей, при этом образуется D-питля и происходит рекомбинация между гомологичными последовательностями путем RecA-зависимой рекомбинации.
RecA D. radiodurans может экспрессироваться только в клетках своего вида, для E.coli, например, он оказывает летальное действие. Определенную роль в резистентности к действию радиации оказывает также присутствие особого белка, связывается с одноцепочечной ДНК и может играет роль в репликации поврежденного участка. На радиорезистентность влияет также синтез белка DdrA, что обеспечивает целостность генома. Белок IrrE, регулятор экспрессии гена recA, также влияет на уровень устойчивости к действию радиации. Микроорганизм имеет рибонуклеопротеиды, также оказывают воздействие на устойчивость бактерии к ультрафиолетовому излучению. Для защиты от окислительного стресса, который обычно сопровождает действие ионозирующего излучения, D. radiodurans использует особый фермент тиоредоксина-редуктазы, а также синтезирует супероксиддисмутаза.
Устойчивость к воздействию радиации D. radiodurans уникальны, микроорганизм также весьма устойчив к неблагоприятным условиям окружающей среды, что делает его пригодным для биоочистки радиоактивных отходов. Сейчас ведутся исследования по применению D. radiodurans в биоочистки радиоактивных загрязнений, в частности растворенных ионов ртути.