Methylococcaceae

Methylococcaceae
Mikroskopische Aufnahme von Methylococcus capsulatus
Systematik
Domäne: Bakterien Abteilung: Proteobacteria Klasse: Gammaproteobacteria Ordnung: Methylococcales Familie: Methylococcaceae
Wissenschaftlicher Name der Ordnung
Methylococcales
Bowman 2005
Wissenschaftlicher Name der Familie
Methylococcaceae
Whittenbury & Krieg 1984

Methylococcaceae bilden eine Familie der Proteobacteria und sind neben den Crenotrichaceae das einzige Mitglied der Ordnung Methylococcales. Sie zählen zu den methanotrophen Bakterien, sie sind in der Lage mit Methan als einzige Kohlenstoffquelle für den Aufbau der Zellsubstanz (Assimilation) und zum Energiegewinn (durch Oxidation zu Methanol) zu wachsen. Durch die Verwertung des Treibhausgases Methan sind sie ökologisch sehr wichtig.

Die Zellen sind stäbchen- oder kokkenförmig. Teilweise treten Zellketten auf. Einige Arten bilden cystenförmige Körperchen als Ruhestadien.

Stoffwechsel

Methanotrophe Bakterien sind eine Untergruppe der methylotrophen Bakterien. Methylotrophe sind in der Lage, Verbindungen, die keine C–C-Bindungen aufweisen, zu verwerten. Beispiele hierfür sind Methanol, Methylamin und Dimethylamin. In diesen Molekülen ist entweder nur ein Kohlenstoffatom (z. B. Methanol) enthalten oder kein Kohlenstoffatom direkt mit einem anderen verbunden (z. B. Dimethylamin). Im Gegensatz zu den Methylotrophen können die methanotrophen Bakterien auch Methan verwerten. Die Nutzung von Methan wird durch das Enzym Methan-Monooxygenase (MMO) ermöglicht. Mit Hilfe dieses Enzyms wird Methan zu Methanol oxidiert und die dabei gewonnene Energie auf die Atmungskette übertragen und ATP erzeugt.

Bakterien der Gattungen Methylobacter, Methylococcus und Methylosphaera sind auch in der Lage, Stickstoff zu fixieren.

Stellung innerhalb der Methylotrophen

Die methanotrophen Bakterien werden aufgrund von verschiedenen Merkmalen, wie Zellaufbau und Stoffwechsel in drei Gruppen, Gruppe I, II und X unterteilt. Die Methylococcaceae bilden die Gruppe I. Sie nutzen Einkohlenstoffverbindungen im Stoffwechsel mit Hilfe des Ribulosemonophosphatweg. Im Stoffwechsel der Gruppe II wird Kohlenstoff über den Serinweg fixiert. Arten der Familie Methylocystaceae bilden diese Gruppe. Weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Form der inneren Membranen. In der Gruppe I sind sie in Stapeln angeordnet, in Typ II verlaufen sie hingegen parallel zur äußeren Zellmembran. Die Gruppe X ist wiederum eine Untergruppe der Gruppe I. Die Besonderheit bei diesen Bakterien ist die Fähigkeit neben Methan auch CO₂ zu fixieren. Hierzu zählen die Gattungen Methylococcus und Methylocaldum.

Methanotrophe Bakterien sind in der Regel nicht in der Lage andere Verbindungen außer Methan (und auch Methanol) als Energie- und Kohlenstoffquelle zu nutzen. Sie werden somit als obligat methanotroph bezeichnet. Auch die Methylocystaceae zählen zu den obligaten methanotrophen Bakterien. Nur wenige Arten dieser zwei Familien sind in der Lage andere Einkohlenstoff-Verbindungen, wie z.B. Methylamin zu verwerten. Fakultativ methylotrophe Bakterien hingegen sind nicht auf Einkohlenstoffverbindungen angewiesen, können sie aber zusätzlich nutzen, wie z.B. verschiedene Arten von Arthrobacter, Pseudomonas, Micrococcus und Bacillus.

Systematik

Das Bakterium Crenothrix polyspora, auch unter den Namen Brunnenfaden bekannt, ist ebenfalls in der Lage Methan zu oxidieren. Analysen der 16S rRNA-Sequenz zeigen eine hohe Verwandtschaft mit der Art Methylobacter psychrophilus^[1]. Diese Art wird nach NCBI^[2] in der zu der gleichen Ordnung zählende Familie Crenotrichaceae geführt.

Aktuell besteht die Familie aus folgenden Gattungen^[3]:

• Methylobacter Bowman et al. 1993
• Methylocaldum Bodrossy et al. 1998
• Methylococcus Foster & Davis 1966
• Methylogaea Geymonat et al. 2011
• Methylohalobius Heyer et al. 2005
• Methylomicrobium Bowman et al. 1995
• Methylomonas (ex Leadbetter 1974) Whittenbury & Krieg 1984
• Methylosarcina Wise et al. 2001
• Methylosoma Rahalkar et al. 2007
• Methylosphaera Bowman et al. 1998
• Methylothermus Tsubota et al. 2005
• Methylovulum Iguchi et al. 2011

Quellen

1. ↑ Stoecker, K. et al (2006): Cohn’s Crenothrix is a filamentous methane oxidizer with an unusual methane monooxygenase In: Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) 103(7), S. 2363–2367; PMID 16452171; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)
2. ↑ National Center for Biotechnology Information (NCBI)
3. ↑ J.P. Euzéby: List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature [1] Stand November 2011

Literatur

• Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock - Mikrobiologie. 11. Auflage. Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1
• George M. Garrity: Bergey's manual of systematic bacteriology. 2. Auflage. Springer, New York, 2005, Volume 2: The Proteobacteria, Part B: The Gammaproteobacteria
• Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.) The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. 7 Bände, 3. Auflage, Springer-Verlag, New York u. a. O., 2006, ISBN 0-387-30740-0. Vol. 2: Ecophysiology and Biochemistry ISBN 0-387-25492-7