Thermoprotei (auch Thermoproteia) sind eine Klasse von Archaeen des Phylums Thermoproteota im Reich Thermoproteati (TACK-Superphylum). Die Organismen der Thermoprtei sind gramnegativ, dabei morphologisch vielfältig: mit stäbchenförmigen, kokkoiden, fadenförmigen und sonst irgendwie bizarr geformten Zellen.
Sulfolobus Einer der am besten charakterisierten Vertreter der Thermoprotei(a) ist die Spezies Saccharolobus solfataricus (früher Sulfolobus solfataricus), die ursprünglich aus geothermalen Schwefelquellen in Italien isoliert wurde, und die bei 80 °C und einem pH-Wert von 2-4. Seit der Erstbeschreibung durch Wolfram Zillig, einem Pionier der Thermophilen- und Archaeenforschung, wurden überall auf der Welt weitere Arten der Sulfolobus- und Saccharolobus-Familie Sulfolobaceae gefunden. Im Gegensatz zu den meisten anderen kultivierten Thermophilen wachsen Sulfolobus-Arten aerob und chemoorganotroph, sie beziehen ihre Energie aus organischen Quellen wie Zucker. Diese Umstände ermöglichen ein viel einfachere Kultivierung (Wachstum unter Laborbedingungen) als bei anaeroben Organismen und haben dazu geführt, dass Sulfolobus zu einem Modellorganismus für die Erforschung von Hyperthermophilen und einer großen Gruppe verschiedener sie infizierender Viren geworden ist.
Rekombinante Behebung von DNA-Schäden Die Bestrahlung von Zellen der Art S. solfataricus mit UV (ultraviolettem Licht) führt zu einer starken Bildung von Typ-IV-Pili, die eine anschließende Zellaggregation fördern können. Ajon et al. wiesen 2011 nach, dass die UV-induzierte Zellaggregation den hochfrequenten Austausch von interzellulären Chromosomenmarkern ermöglicht. Bei UV-induzierten Kulturen waren die Rekombinationsraten um bis zu drei Größenordnungen höher als bei nicht-bestrahlten Kulturen. Dabei können Zellen von S. solfataricus nur mit Zellen ihrer eigenen Art aggregieren. Fröls et al. (2009) und Ajon et al. (2011) betrachteten diesen Prozess des UV-induzierbaren DNA-Transfers, gefolgt von der Reparatur geschädigter DNA durch homologe Rekombination, als einen wichtigen Mechanismus zur Förderung der chromosomalen Unversehrtheit. Dieser DNA-Transferprozess kann auch als eine primitive Form der sexuellen Interaktion angesehen werden.
Marine Arten Ab 1992 wurden Daten über Gensequenzen veröffentlicht, die zu Thermoprotei(a) in marinen Umgebungen gehören. Die in den Zellmembranen der Thermoproteia reichlich vorhandenen Lipide können dazu dienen, um die Konzentration dieser „Tieftemperatur-Crenarchaeen“ zu bestimmen. Auf der Grundlage dieser Messungen ist davon auszugehen, dass diese Thermoproteota sehr häufig vorkommen und einen wichtigen Beitrag zur Kohlenstofffixierung leisten. Zudem wurden DNA-Sequenzen von Thermoprotei auch in Böden und Süßwasser gefunden, was darauf hindeutet, dass sie in den meisten Umgebungen allgegenwärtig sind.
Systematik In der Genome Taxonomy Database (GTDB) ist von der eigentlichen Klasse Thermoprotei eine Klasse Thermoprotei_A mit der Familie Sulfolobaceae abgespalten. Die hier angegebene Systematik folgt der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN), gibt aber diese Abspaltung transparent wieder. Zusammen mit Ergänzungen nach der Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI) ergibt sich mit Stand 20. Juni 2025:
Klasse Thermoprotei 2002
mini|REM-Aufnahme von Nanopusillus acidilobi (Nanoarchaeota) auf Zellen von Acidilobus sp. 7A in Co-Kultur. Balken 200 nm. Ordnung Acidilobales et al. 2009 Familie Acidilobaceae et al. 2009 Gattung Acidilobus et al. 2000 Spezies Acidilobus aceticus et al. 2000 Stamm 1904 alias ATCC BAA-268; DSM 11585 oder JCM 11320 Spezies Acidilobus saccharovorans et al. 2009 Stamm 345-15 alias DSM 16705 oder VKM B-2471 Spezies „Acidilobus sulfurireducens“ et al. 2007 Stamm 18D70 Gattung Aeropyrum et al. 1996 Spezies Aeropyrum camini et al. 2004 Stamm ATCC BAA-758 alias DSM 16960; JCM 12091 oder SY1 Spezies Aeropyrum pernix et al. 1996 Stamm ATCC 700893 alias DSM 11879; JCM 9820; K1 oder NBRC 100138 Gattung Caldisphaera et al. 2003 Gattung „Ca. Calypsonella“ 2024 Spezies „Ca. Calypsonella navitae“ 2024 Stamm M2_131_esom Gattung „Ca. Hestiella“ 2024 Spezies „Ca.Hestiella acidicharens“ 2024 Stamm 131-447_51_esom Gattung Stetteria et al. 1998 Spezies Stetteria hydrogenophila et al. 1998 Stamm 4ABC alias DSM 11227 oder JCM 10135 Gattung Thermodiscus 2003 Spezies „Ca.Thermodiscus eudorianus“ 2024 Stamm S143_76_esom Spezies Thermodiscus maritimus 2003 [„Thermodiscus maritimus“ et al. 1985] Stamm DSM 15173 alias JCM 11597 oder S2 Gattung „Ca. Tiamatella“ 2024 Spezies „Ca. Tiamatella incendiivivens“ 2024 Stamm S016_52_esom
mini|EM-Aufnahme von Pyrolobus fumarii Ordnung Desulfurococcales 2002 Familie Desulfurococcaceae 1983 Gattung Desulfurococcus 1983 Spezies Desulfurococcus amylolyticus et al. 2001 et al. [Desulfurococcus fermentans et al. 2005, et al. Desulfurococcus kamchatkensis et al. 2009], mit Stamm DSM 3822 alias JCM 9188 oder Z-533 Spezies Desulfurococcus mucosus 1983 (Typusart), mit Stamm ATCC 35584 alias DSM 2162, JCM 9187 oder O7/1
Gattung Ignicoccus et al. 2000 Gattung Ignisphaera et al. 2006 Spezies Ignisphaera aggregans et al. 2006 (Typusart), mit Stamm AQ1.S1 alias DSM 17230 oder JCM 13409 Spezies Ignisphaera cupida et al. 2024, mit Stamm 4213-co alias JCM 39446, UQM 41593 oder VKM B-3715 Gattung Staphylothermus 1986 Spezies Staphylothermus hellenicus et al. 2000, mit Stamm DSM 12710 alias JCM 10830 oder P8 Spezies Staphylothermus marinus 1986 (Typusart), mit Stamm ATCC 43588 alias DSM 3639, F1 oder JCM 9404 Gattung Sulfophobococcus et al. 1997 Spezies Sulfophobococcus zilligii et al. 1997, mit Stamm DSM 11193 alias JCM 10309 oder K1 Gattung Thermogladius et al. 2016 Spezies Thermogladius calderae et al. 2016, mit Stamm 1633 alias DSM 22663 oder VKM B-2946 Gattung Thermosphaera et al. 1998 Spezies Thermosphaera aggregans et al. 1998, mit Stamm DSM 11486 alias M11TL Gattung „Zestomicrobium“ et al. 2024 Spezies „Zestomicrobium tamdykulense“ et al. 2024 (Typusart), mit Stamm TW002 Spezies „Zestomicrobium tikiterensis“ et al. 2024 Gattung Zestosphaera et al. 2021 Spezies Zestosphaera tikiterensis et al. 2021, mit Stamm DSM 107634 alias JCM 32895, NZ3 oder OCM 1214 Familie Pyrodictiaceae et al. 1997 Gattung „Geogemma“ (nur NCBI) Spezies „Geogemma barossii“ et al. 2004 (NCBI) Stamm 121 (NCBI) Spezies „Geogemma indica“ (NCBI) Stamm 296 (NCBI) Spezies „Geogemma pacifica“ (NCBI) Stamm 136 (NCBI) Gattung Hyperthermus et al. 1991 Spezies Hyperthermus butylicus et al. 1991, mit Stamm ATCC 700455 alias DSM 5456 oder JCM 9403 Gattung Pyrodictium et al. 1984 Spezies Pyrodictium abyssi 1991, mit Stamm ATCC 49828 alias DSM 6158, JCM 9394, NBRC 100439 oder AV2 Spezies Pyrodictium brockii et al. 1984, mit Stamm DSM 2708 alias JCM 9392, NBRC 100437 oder S 1 Spezies Pyrodictium delaneyi et al. 2016, mit Stamm ATCC BAA-2559 alias DSM 28599 oder Su06 Spezies Pyrodictium occultum et al. 1984 (Typusart), mit Stamm DSM 2709 alias JCM 9393, NBRC 100438 oder PL-19 Gattung Pyrofollis et al. 2024 Spezies Pyrofollis japonicus et al. 2024, mit Stamm DSM 113394 alias JCM 39171 oder YC29 Gattung Pyrolobus et al. 1999 ohne Familienzuweisung Gattung „Caldococcus“ et al. 1987 (LPSN) bzw. et al. 1996 (NCBB)
Ordnung Fervidicoccales et al. 2010 Familie Fervidicoccaceae et al. 2010 Gattung Fervidicoccus et al. 2010 Spezies Fervidicoccus fontis et al. 2010, mit Stamm 940 alias DSM 19380, Kam940 oder VKM B-2539
Ordnung Thermoproteales 1982 Familie Thermofilaceae et al. 1997 Gattung Infirmifilum et al. 2024 Spezies Infirmifilum lucidum et al. 2024 (Typusart), mit Stamm 3507LTT alias KCTC 15797 oder VKM B-3376 Spezies Infirmifilum uzonense ( et al. 2016) et al. 2024 mit Stamm 1807-2 alias DSM 28062 oder JCM 19810 Gattung Thermofilum 1983 Spezies Thermofilum adornatum et al. 2020 mit Stamm 1910b alias DSM 28063 oder JCM 19809 Spezies Thermofilum pendens 1983 (Typusart), mit Stamm 1910b alias DSM 28063 oder JCM 19809 Familie Thermoproteaceae Zillig & Stetter 1982 [„Thermocladiaceae“ et al. 2021, Thermocladiaceae et al. 2024] Gattung Caldivirga et al. 1999 Spezies Caldivirga maquilingensis et al. 1999, mit Stamm ANMR 178 alias ATCC 700844, DSM 13496, JCM 10307 oder MCC-UPLB 1200 Gattung Pyrobaculum et al. 1988 Spezies Pyrobaculum aerophilum et al. 1996, mit Stamm ATCC 51768 alias CIP 104966, DSM 7523, IM2, JCM 9630; oder NBRC 100827 Spezies Pyrobaculum arsenaticum et al. 2001, mit Stamm ATCC 700994 alias DSM 13514, JCM 11321, PZ6 Spezies Pyrobaculum calidifontis et al. 2008, mit Stamm DSM 21063, JCM 11548 oder VA1 Spezies Pyrobaculum ferrireducens et al. 2015, mit Stamm 1860 alias DSM 28942 oder VKM B-2856 Spezies Pyrobaculum igneiluti et al. 2017, mit Stamm 521 alias ATCC TSD-56 oder DSM 103086 Spezies Pyrobaculum islandicum et al. 1988 (Typusart), mit Stamm DSM 4184 alias GEO3 oder JCM 9189 Spezies Pyrobaculum neutrophilum et al. 2013 mit Stamm DSM 2338 alias JCM 9278, NBRC 100436 oder V24Sta Spezies Pyrobaculum oguniense et al. 2001, mit Stamm DSM 1338 alias JCM 10595 TE7 Spezies Pyrobaculum organotrophum et al. 1988, mit Stamm DSM 4185 alias H10 oder JCM 9190 Gattung Thermocladium et al. 1998 Spezies Thermocladium modestius et al. 1998, mit Stamm IC-125 alias JCM 10088 Gattung Thermoproteus 1982 Gattung Vulcanisaeta et al. 2002 Spezies Vulcanisaeta distributa et al. 2002 (Typusart), mit Stamm DSM 14429 alias IC-017, JCM 11212 oder NBRC 100878 Spezies „Vulcanisaeta moutnovskia“ et al. 2011, mit Stamm 768-28 Spezies Vulcanisaeta souniana et al. 2002, mit Stamm DSM 14430 alias IC-059, JCM 11219 oder NBRC 100879 Spezies Vulcanisaeta thermophila et al. 2015, mit Stamm ATCC BAA-2415 alias CBA1501 oder JCM 1722
Klasse Thermoprotei_A (GTDB: Abspaltung von Klasse Thermoprotei) [„Sulfolobia“] Ordnung Marsarchaeales
mini|Acidianus convivator mit ausknospenden Virionen von Acidianus two-tailed virus (Gattung Bicaudavirus, Bicaudaviridae). Ordnung Sulfolobales 1989 Familie Sulfolobaceae 1989 ohne Familienzuordnung ?Gattung „Sulfosphaerellus“ et al. 1982 [=? Acidianus] Spezies „Sulfosphaerellus thermoacidophilum“ et al. 1982 [=? „Acidianus tengchongensis“]Die LPSN sieht Sulfosphaerellus als Sulfolobales-Mitglied ohne Familienzuordnung, aber die NCBI-Taxonomie betrachtet Sulfosphaerellus thermoacidophilum als ein Synonym von Acidianus tengchongenses (Sulfolobaceae). Näheres dort.Acidianus tengchongensis Synonyms: Sulfosphaerellus thermoacidophilum, Acidianus tengchongenses, Acidianus sp. S5 ., mit Stamm SUSF(?) =? S5
Phylogenie Eine einigermaßen konsensfähige Phylogenie in der GTDB-Datenbank und im Annotree lautet wie folgt:
AnnoTree und GTDB-Release 09-RS220
Anmerkungen
Weblinks
Crenarchaeota. Auf: Tree of Life Web Project Crenarchaeota. University of Wisconsin. Microbiology and Bacteriology – The world of microbes. NCBI taxonomy page for Crenarchaeota LSPN page for Crenarchaeota
Weiterführende Literatur Mike Sleutel, Ravi R. Sonani, Jessalyn G. Miller, Fengbin Wang, Andres Gonzalez Socorro, Yang Chen, Reece Martin, Borries Demeler, Michael J. Rudolph, Vikram Alva, Han Remaut, Edward H. Egelman, Vincent P. Conticello: Donor strand complementation and calcium ion coordination drive the chaperone-free polymerization of archaeal cannulae. In: Nature Communications, Band 19, Br. 9082, 13. Oktober 2025; (). Dazu: Extreme engineering: Unlocking design secrets of deep-sea microbes. Auf: EurekAlert! vom 5. Dezember 2025. Über Pyrodictiaceae, speziell Pyrodictium abyssi AV2.
Einzelnachweise LPSN: Kingdom Thermoproteati Guy and Ettema 2024. GTDB: Thermoprotei (Klasse), sowie Thermoprotei_A (Klasse). GTDB: Thermoproteota. Genome Taxonomy Database (GTDB, gtdb.ecogenomic.org) Release 09-RS220