Halococcus

Halococcus
Halococcus morrhuae DSM 1307^T, Balken 5 µm
Systematik
Abteilung: Euryarchaeota ohne Rang: Stenosarchaea-Gruppe Klasse: Halobacteria Ordnung: Halobacteriales Familie: Halococcaceae Art: Halococcus
Wissenschaftlicher Name
Halococcus
Schoop 1935

Halococcus (allgemeine Abkürzung: Hcc.) ist eine Gattung von Archaeen in der Familie Halococcaceae der Ordnung Halobacteriales.

Ökologie

Halococcus ist eine Gattung extrem halophiler Archaeen, d. h. dass sie für ein optimales Wachstum einen hohen Salzgehalt benötigen, teilweise bis zu 32 % NaCl. Solche Halophile sind insbesondere in Binnengewässern mit hohem Salzgehalt zu finden, wo sie mit ihrem Pigment Rhodopsin das Sediment in leuchtenden Farben färben. Das Rhodopsin und andere Proteine dienen dazu, Halococcus vor den extremen Salzgehalten ihrer Umgebung zu schützen. Da sie auch unter solch salzreichen Bedingungen funktionieren können, werden Halococcus und ähnliche halophile Organismen in der Lebensmittelindustrie und in Hautpflegeprodukten verwendet.^[1]

Halococcus kommt in Umgebungen mit hohem Salzgehalt vor, hauptsächlich in Salzwasser im Binnenland. Einige Arten können auch in stark salzhaltigen Böden oder in Lebensmitteln vorkommen. Die pigmentierten Proteine einiger Arten verursachen die rötliche Färbung wie man sie an einigen Stellen des Toten Meeres und des Großen Salzsees findet, insbesondere am Ende der Vegetationsperiode. Bei der Kultivierung wuchsen diese Organismen am besten unter Bedingungen mit hohem Salzgehalt.^[2][1] Auch die ursprünglich im Salzbergwerk Bad Ischl, Österreich, gefundene Spezies Halococcus salifodinae hat pink gefärbte coccoide Zellen.^[3]

Genom

Inzwischen wurde das Genom mehrerer Halococcus-Arten sequenziert.^[2] Die 16S-rDNA kann zur Bestimmung der Position einer Art im phylogenetischen Stammbaum dienen. Aufgrund ihrer Langlebigkeit könnten Halococcus-Stämme ein guter Kandidat für die Erforschung von Lebensbedingungen von potenziellem Leben im Weltraum sein.^[1]

Morphologie und Stoffwechsel

Halococcus-Arten können in hypersalinen Lebensräumen überleben. Sie verfügen über „Chlorpumpen“, die angesichts des Salzgehalt ihres Lebensraums das osmotische Gefälle aufrechterhalten und so ein Austrocknen des Zytoplasmas (Dehydratation) verhindern (Osmoregulation).^[1]

Die Zellen sind 0,6–1,5 Mikrometer große Kügelchen (Kokken) mit sulfatierten Polysaccharidwänden. Die Zellen sind organtroph und nutzen Aminosäuren und andere organische Säuren oder Kohlenhydrate zur Energiegewinnung. Einige Stämme sind auch in der Lage, Photosynthese zu betreiben.^[1]

Systematik

Die gegenwärtig akzeptierte Taxonomie basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN)^[4]

Artenliste

Die Artenliste der Gattung Halococcus ist nach der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) mit Stand 22. August 2024 wie folgt:^[4]

Gattung Halococcus Schoop 1935

• Spezies Halococcus agarilyticus Minegishi et al. 2015
  • Referenzstamm 62E alias JCM 19592, KCTC 4143 – Fundort: isoliert in Japan aus Handelssalz von den Philippinen^[5]
  • Stamm 197A – Fundort: isoliert in Japan aus Handelssalz von Italien^[5]
• Spezies Halococcus dombrowskii Stan-Lotter et al. 2002
  • Referenzstamm H4 alias ATCC BAA-364, DSM 14522, JCM 12289, NCIMB 13803 – Fundort: Trockenes Permina-Steinsalz^[6] aus einer Salzlagerstätte aus dem Perm vom Salzbergwerk in Bad Ischl, Österreich^[7]
• Spezies Halococcus hamelinensis Goh et al. 2006 [„Halococcus hamelinii“^[8][1]]^[9]
  • Referenzstamm 100A6 alias ACM 5227, JCM 12892 – Fundort: Hamelin Pool, Shark Bay, Australien (näheres siehe unten)
• Spezies „Halococcus litoralis“ (Poulsen 1879) Schoop 1935 [„Sarcina litoralis“ Poulsen 1879, Micrococcus litoralis (Poulsen 1879) Kellerman]
• Spezies Halococcus morrhuae (Farlow 1880) Kocur & Hodgkiss 1973 [Micrococcus morrhuae Farlow 1880, „Sarcina morrhuae“ (Farlow 1880) Klebahn 1919] (Typusart)
  • Referenzstamm L.D. 3.1 (bzw. LD3.1) alias ATCC 17082, DSM 1307, IFO 14719, JCM 8876, NBRC 14719, VKM B-1772 – Fundort: Rotes Meer/Totes Meer^[10]
• Spezies Halococcus qingdaonensis Wang et al. 2007 [„Halococcus qingdaonense“^[1]]
  • Referenzstamm CGMCC 1.4243; CM5; JCM 13587 – Fundort: rohes Meersalz aus der Nähe von Qingdao, China
• Spezies Halococcus saccharolyticus Montero et al. 1990
  • Referenzstamm P-423 alias ATCC 49257, CCM 4147, DSM 5350, JCM 8878, VKM B-1770 – Fundort: Salz aus einer Saline bei Cádiz, Spanien
• Spezies Halococcus salifodinae Denner et al. 1994
  • Referenzstamm Blp (auch BIp) alias ATCC 51437, DSM 8989, JCM 9578, VKM B-2108 – Fundort: Steinsalz aus Bad Ischl, Österreich^[3][11]
  • Stamm Br3 alias DSM 13046 – Fundort: Britische Halitformation^[11]
  • Stamm BG2/26 – Fundort: Salzbergwerk Berchtesgaden, Deutschland^[11]
  • Stamm BK3 (auch BK₃) – Fundort: Ribandar-Salzpfannen von Goa^[12]
• Spezies Halococcus salsus Chen et al. 2018
  • Referenzstamm ZJ1 alias CGMCC 1.16025, NBRC 112867 – Fundort: Salzmine in Yunnan, China
  • Stamm J81 – Fundort: isoliert aus Handelssalz aus Bolivien
• Spezies Halococcus sediminicola Yim et al. 2014
  • Referenzstamm CBA1101 alias CECT 8275, JCM 18965 – Fundort: Meeressediment aus der Bucht von Gangjin, Südkorea
• Spezies Halococcus thailandensis Namwong et al. 2007
  • Referenzstamm BCC 20213; HDB5-2; JCM 13552; PCU 278 – Fundort: aus Fischsauce in Thailand

Halococcus sp. AMS12: Archaeen-Kolonien auf Halo-Archaeen-Agar (HAA), (a) isolierte Kolonien, (b) mikroskopische Ansicht

• Spezies Halococcus sp. AMS12
  • Stamm AMS12 – Fundort: Sedimentprobe aus 25 m Tiefe vor der Küste von Chennai, Indien^[13]

Verschiebungen: Halococcus turkmenicus Zvyagintseva & Tarasov 1989 → Haloterrigena turkmenica (Zvyagintseva & Tarasov 1989) Ventosa et al. 1999

Anmerkung: Fundorte wo nicht anders vermerkt gemäß Genbank (National Center for Biotechnology Information (NCBI): Nucleotide) und BacDive (per Link aus der LPSN).

Phylogenie

16S-rRNA-basiert: LTP_06_2022[14]	Basierend auf 53 Markerproteinen: GTDB 08-RS214 (Stand Mai 2023)[15]
Halococcus salifodinae     Halococcus agarilyticus     Halococcus saccharolyticus     Halococcus hamelinensis     Halococcus salsus     Halococcus sediminicola     Halococcus thailandensis     Halococcus qingdaonensis     Halococcus dombrowskii     Halococcus morrhuae Vorlage:Klade/Wartung/Style	Halococcus agarilyticus     Halococcus saccharolyticus     Halococcus salifodinae     Halococcus hamelinensis     Halococcus salsus     Halococcus sediminicola     Halococcus thailandensis     Halococcus qingdaonensis     Halococcus morrhuae mit Halococcus dombrowskii Vorlage:Klade/Wartung/Style

Beide Versionen sind sehr ähnlich, abgesehen von der unterschiedlichen Topologie um Halococcus thailandensis.

Halococcus hamelinensis

Halococcus hamelinensis^[16] (manchmal auch „Halococcus hamelinii“^[8][1])^[9] ist ein halophiles Archaeon, das aus Stromatolithen in Australien isoliert wurde.^[17]

Stromatolithen sind von mikrobiellen Gemeinschaften (insbesondere Cyanobakterien) gebildete „lebende Steine“. An der Küste Australiens gefundene fossile Stromatolithen liefern die ältesten Beweise für Leben auf der Erde. Moderne Stromatolithen sind meist in hypersalinen Seen und Meereslagunen zu finden, in denen der hohe Salzgehalt das Abweiden von Biofilmen durch Tiere verhindert.^[18][19]

Ein solcher Ort, an dem hervorragende moderne Exemplare zu finden sind, ist das Hamelin Pool Marine Nature Reserve in der Shark Bay in Westaustralien, im Jahr 2010 Min Chen et al. in den dortigen Stromatolithen eine fünfte Art von Chlorophyll entdeckten, nämlich Chlorophyll f.^[20] In den dortigen lebenden Stromatolithen fand sich auch das halophile Archaeon Halococcus hamelinensis, wo es extremen Bedingungen wie Austrocknung, hohem Salzgehalt und UV-Strahlung ausgesetzt ist. Halococcus hamelinensis besitzt Gene für spezielle Enzyme, die bei der Reparatur von UV-induzierten DNA-Schäden per Nukleotidexzisionsreparatur und Photoreaktivierung zum Einsatz kommen. Für den ersten dieser beiden Prozesse sind die Gene uvrA, uvrB und uvrC verantwortlich, die für die Endonuklease UvrABC kodieren: für den zweiten das das Photolyase-Gen phr2. Die Gene uvrA, uvrB und uvrC werden bei UVC-Bestrahlung hochreguliert. Auf diese Weise ist das Archaeon in der Lage, hohe UVC-Strahlungsdosen zu überleben.^[21]

Weblinks

• WoRMS: Halococcus Schoop, 1935 emend. Oren, Arahal & Ventosa, 2009
• WoRMS: Halococcus hamelinensis Goh, Leuko, Allen, Bowman, Kamekura, Neilan & Burns, 2006

Literatur

• Arnold Hanslmeier, Stephan Kempe, Joseph Seckbach (Hrsg.): Life on Earth and Other Planetary Bodies. Band 24, Springer, 2012 (englisch).
• Nina Gunde-Cimerman, Aharon Oren, Ana Plemenitaš (Hrsg.): Adaptation to life at high salt concentrations in Archaea, Bacteria, and Eukarya. Springer, 2006 (englisch).
• Andrea Legat, Claudia Gruber, Klaus Zangger, Gerhard Wanner, Helga Stan-Lotter: Identification of polyhydroxyalkanoates in Halococcus and other haloarchaeal species. In: Applied Microbial and Cell Physiology, Band 87, 2. Mai 2010, S. 1119–1127; doi:10.1007/s00253-010-2611-6 (englisch).

Einzelnachweise

1. Halococcus. Auf MicrobeWiki, Stand 6. August 2010, Kenyon College, Department of Biology.
2. NCBI Taxonomy Browser: Halococcus. Details: Halococcus Schoop 1935 (Approved Lists 1980) emend. Oren et al. 2009, nom. approb.
3. Ewald B. M. Denner, T. J. McGenity, H.-J. Busse, W. D. Grant, G. Wanner, H. Stan-Lotter: ​Halococcus salifodinae sp. nov., an Archaeal Isolate from an Austrian Salt Mine. In: International Journal of Systematic Bacteriology, Band 44, Nr. 4, 1994, ISSN 0020-7713, S. 774–780; doi:10.1099/00207713-44-4-774, hdl:2060/19980002915 (englisch).
4. LPSN: Genus Halococcus.
5. Hiroaki Minegishi, Akinobu Echigo, Yasuhiro Shimane, Masahiro Kamekura, Takashi Itoh, Moriya Ohkuma, Ron Usami: ​Halococcus agarilyticus sp. nov., an agar-degrading haloarchaeon isolated from commercial salt. In: International Journal of Systematic And Evolutionary Microbiology, Band 65, Nr. 5, 1. Mai 2015; doi:10.1099/ijs.0.000151 (englisch).
6. Hans-Dieter Vosteen, Volker Rath, Andreas Schmidt-Mumm, Christoph Clauser: The thermal regime of the Northeastern-German Basin from 2-D inversion. In: Tectonophysics, Band 386, Nr. 1–2, 2. August 2004, S. 81–95; doi:10.1016/j.tecto.2004.05.004, ResearchGate:242508851, Academia:[ https://www.academia.edu/29165879 29165879] (englisch).
7. Helga Stan-Lotter: Halococcus dombrowskii sp. nov., an archaeal isolate from a Permian alpine salt deposit. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 52. Jahrgang, Nr. 5, 2002, ISSN 1466-5026, S. 1807–1814, doi:10.1099/ijs.0.02278-0. 
8. GBIF: Halococcus hamelinensis Goh et al., 2006.
9. Falicia Goh, Jaeo Jeon Young, Kevin Young, Brett A. Neilan, Brendan P. Burns: Osmoadaptation of microorganisms from stromatolites. International Symposium on Extremophiles and Their Applications. 2005, S. 203–207 (englisch, jst.go.jp [PDF]). 
10. BacDive: Halococcus morrhuae L.D. 3.1.
11. Andrea Legat, Ewald B. M. Denner, Marion Dornmayr-Pfaffenhuemer, Peter Pfeiffer, Burkhard Knopf, Harald Claus, Claudia Gruber, Helmut König, Gerhard Wanner, Helga Stan-Lotter: Properties of Halococcus salifodinae, an Isolate from Permian Rock Salt Deposits, Compared with Halococci from Surface Waters. In: MDPI: Life, Band 3, Nr. 1, 28. Februar 2013, S. 244–259; doi:10.3390/life3010244 (englisch).
12. Pallavee Srivastava, Judith Bragança, Sutapa Roy Ramanan, Meenal Kowshik: Synthesis of silver nanoparticles using haloarchaeal isolate Halococcus salifodinae BK₃. In: Extremophiles, Band 17, Nr. 5, 2013, ISSN 1431-0651, S. 821–831; doi:10.1007/s00792-013-0563-3, PMID 23884709 (englisch).
13. Kamala Kannan, Sivaperumal Pitchiah, Jeevankumar Guduri Joseph, Dhanraj Ganapathy, Subramanian Sundarrajan, Seeram Ramakrishna: Marine Archaeal Extracellular Polymeric Substances from Halococcus AMS12, Their Characterization, and Biological Properties. In: MDPI: J. Mar. Sci. Eng. (JMSE), Band 10, Nr. 11, 21. November 2022, S. 1788; doi:10.3390/jmse10111788 (englisch).
14. The LTP. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch).  Dazu:
    • Tree: LTP_all_06_2022, Newick-Format
    • LTP_06_2022 Release Notes. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch). 
15. GTDB release 08-RS214. In: Genome Taxonomy Database. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch).  Dazu:
    • Tree: ar53_r214.sp_labels, Newick-Format
    • Taxon History. In: Genome Taxonomy Database. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch). 
16. LPSN: Species Halococcus hamelinensis.
17. BacDive: Halococcus hamelinensis 100A6.
18. Stromatolite | geology. Abgerufen im 1. Januar 1 (englisch). 
19. Oldest evidence of life on Earth found in Australia In: The Economic Times (englisch). 
20. M. Chen, M. Schliep, R. D. Willows, Z.-L. Cai, B. A. Neilan, H. Scheer: A Red-Shifted Chlorophyll. In: Science. 329. Jahrgang, Nr. 5997, 2010, S. 1318–1319, doi:10.1126/science.1191127, PMID 20724585, bibcode:2010Sci...329.1318C (englisch). 
21. S. Leuko, Brett A. Neilan, Brendan Paul Burns, Malcolm R. Walter, Lynn J. Rothschild: Molecular assessment of UVC radiation-induced DNA damage repair in the stromatolitic halophilic archaeon, Halococcus hamelinensis. In. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, Band 102, Nr. 2, 7. Februar 2011, S. 140–145; doi: 10.1016/j.jphotobiol.2010.10.002, PMID 21074452, Epub 23. Oktober 2010 (englisch).