A Thermus aquaticus egy Gram-negatív, pálcikaformájú extremofil baktérium, amely hőforrásokban, gejzírekben él. Hőrezisztens DNS-polimeráz enzimét, a Taq-polimerázt a molekuláris biológiában alapvető fontosságú polimeráz-láncreakcióban alkalmazzák.

Felfedezése A hőforrásokban előforduló életformák felderítése az 1960-as években kezdődött, ekkor még úgy gondolták, hogy egyetlen élő szervezet sem viseli el az 55 °C fölötti hőmérsékletet. Hamarosan felfedezték, hogy sok mikroorganizmus nemhogy túléli, de egyenesen megköveteli az ennél magasabb hőfokot. 1969-ben az Indianai Egyetem kutatói, Thomas D. Brock és Hudson Freeze egy új termofil baktériumot írtak le a Yellowstone Nemzeti Park gejzírjeiből, amelyet Thermus aquaticusnak neveztek el.Brock TD and Freeze H (1969). "Thermus aquaticus, a Nonsporulating Extreme Thermophile". J. Bact. 98 (1): 289–97 Azóta a világ sok más pontján is megtalálták hasonló élőhelyeken, hőforrásokban, gejzírekben, sőt melegvíztartályokban is.

Tulajdonságai A T. aquaticus elviseli az 50-80 °C-os hőmérsékletű közeget, de leginkább 70 °C-on szaporodik. A baktérium kemotróf, vagyis energiaszükségletét szervetlen vegyületekből fedezi. A hasonló mikroorganizmusoktól eltérően nem teljesen autotróf, mert képes hasznosítani a közös élőhelyen előforduló cianobaktériumok fotoszintézissel termelt szerves anyagait is.

Fontos enzimjei A Thermus aquaticus a belőle izolált hőálló enzimekről, elsősorban a Taq DNS-polimerázról lett nevezetes.

Aldoláz

Az első kísérletek arra irányultak, hogy hogyan képesek a sejt fehérjéi elviselni azt a magas hőmérsékletet, melyen a legtöbb protein már denaturálódik. Az extremofil baktérium felfedezői már 1970-ben publikáltak egy cikket annak hőálló aldoláz enzimjéről (az aldoláz a sejt energiaháztartásában alapvető glikolízisben vesz részt).Freeze H and Brock TD (1970). "Thermostable Aldolase from Thermus aquaticus". J. Bact. 101 (2): 541–50.

RNS-polimeráz

Az első polimeráz amit a T. aquaticusból izoláltak, annak transzkripcióját végző DNS-függő RNS-polimeráza volt (1974-ben).Air GM and Harris JI (1974). "DNA-Dependent RNA Polymerase From the Thermophilic Bacterium Thermus aquaticus". FEBS Letters 38 (3): 277–281.

Taq I restrikciós endonukleáz

A restrikciós enzimeket rutinszerűen alkalmazzák a biotechnológiában és a génsebészetben, a legtöbb szakember akkor figyelt fel a fajra az 1970-es évek végén, 80-as évek elején, amikor a belőle nyert endonukleázok forgalomba kerültek.Sato, S (February 1978). "A single cleavage of Simian virus 40 (SV40) DNA by a site specific endonuclease from Thermus aquaticus, Taq I". J. Biochem (Tokyo) 83 (2): 633–5.

DNS-polimeráz

A baktérium DNS-függő DNS-polimerázát 1976-ban izolálták.Chien, A; Edgar DB, Trela JM (September 1, 1976). "Deoxyribonucleic acid polymerase from the extreme thermophile Thermus aquaticus". J. Bact. 127 (3): 1550–7. Mikor Kary Mullis a 80-as években kidolgozta a polimeráz-láncreakció (angol rövidítéssel PCR) elvét, mellyel minden felhevítési ciklussal megduplázta a reakcióban részt vevő DNS-szálakat, eleinte hagyományos polimerázt használt, amely azonban minden felmelegítési ciklusban tönkrement és utánpótolni kellett. Ekkor figyelt fel a Taq-polimerázra, amely kibírta a kettős szál szétválasztásához használt 95 °C-t is és jelentősen csökkentette a módszer költségeit és egyszerűbbé tette végrehajtását. Az enzimet hamarosan klónozták (más, ipari tenyésztésre alkalmas baktériumba vitték át) és a PCR gyors terjedésével az egyik legnagyobb tételben eladott molekuláris biológiai enzim lett belőle.Lawyer FC et al. (1993). "High-level expression, purification, and enzymatic characterization of full-length Thermus aquaticus DNA polymerase.". PCR Methods Appl. 2 (4): 275–87. A Science magazin 1989-ben vezette be "Az év molekulája" címet, amit először a Taq-polimeráz kapott meg.Guyer RL, Koshland DE (December 1989). "The Molecule of the Year". Science 246 (4937): 1543–6. Kary Mullis 1993-ban kémiai Nobel-díjat kapott a PCR módszer kidolgozásáért.

Mullis a Cetus Corporationnak dolgozott és a PCR jogdíjai is a cégé lettek, mellyel az jelentős jövedelemre tett szert. A Cetus az általa használt Thermus aquaticus törzset az American Type Culture Collection-től, egy nonprofit törzsgyűjteménytől szerezte, a szerzett profitot viszont nem osztotta meg a szervezettel. Azóta a törzsgyűjteményből kivett minden minta esetén alá kell írni egy nyilatkozatot a kereskedelmi hasznosítás során keletkező jövedelmek megosztásáról.Robbins J (28 November 2006)."The Search for Private Profit in the Nation's Public Parks". The New York Times.

Jegyzetek

Fordítás

Kategória:Baktériumfajok Kategória:Gram-negatív baktériumok