Блог

Jan 01, 2024

Закрытые геномы раскрывают морской вид Candidatus Electronema и проливают новый свет на границу между морскими и пресноводными кабельными бактериями

The ISME Journal, том 17, страницы 561–569 (2023) Цитировать эту статью 2662 Доступов 1 Цитирований 20 Подробности Altmetric Metrics Кабельные бактерии семейства Desulfobulbaceae имеют нитчатые структуры длиной в сантиметр.

Журнал ISME, том 17, страницы 561–569 (2023 г.) Процитировать эту статью

2662 Доступа

1 Цитаты

20 Альтметрика

Подробности о метриках

Кабельные бактерии семейства Desulfobulbaceae представляют собой нитчатые бактерии сантиметровой длины, способные осуществлять перенос электронов на большие расстояния. В настоящее время все кабельные бактерии подразделяются на два рода-кандидата: Candidatus Electronema, обычно встречающийся в пресноводной среде, и Candidatus Electrothrix, обычно встречающийся в соленой воде. Эта таксономическая основа основана как на последовательностях генов 16S рРНК, так и на филогениях генома, собранного в метагеноме (MAG). Однако большинство доступных в настоящее время MAG сильно фрагментированы, неполны и, следовательно, вероятно, не содержат ключевых генов, необходимых для расшифровки физиологии кабельных бактерий. Кроме того, еще не опубликован закрытый кольцевой геном кабельных бактерий. Чтобы решить эту проблему, мы провели дробовое секвенирование Nanopore с длинным считыванием и Illumina с коротким считыванием выбранных образцов окружающей среды и обогащение Ca одним штаммом. Золотистая электронема. Мы обнаружили несколько MAG кабельных бактерий, в том числе два кольцевых и один одноконтиговый. Филогеномный анализ, также подтвержденный филогенией на основе гена 16S рРНК, классифицировал один кольцевой MAG и одноконтиговый MAG как новые виды кабельных бактерий, которые мы предлагаем назвать Ca. Electronema halotolerans и Ca. Electrothrix laxa соответственно. CA. Electronema halotolerans, несмотря на принадлежность к ранее признанному пресноводному роду кабельных бактерий, была извлечена из солоноватоводных отложений. Метаболические прогнозы показали несколько адаптаций к среде с высокой соленостью, подобной «соленой воде» Ca. Вид Electrothrix, указывающий на то, как Ca. Electronema halotolerans может быть эволюционным связующим звеном между морскими и пресноводными линиями кабельных бактерий.

Кабельные бактерии семейства Desulfobulbaceae (Desulfobacterota) представляют собой многоклеточные нитчатые бактерии сантиметровой длины, способные переносить электроны на большие расстояния [1,2,3]. Согласно современной таксономической системе, они относятся к роду Candidatus Electronema (пресноводные) или Candidatus Electrothrix (солеводные) [4]. Кабельные бактерии можно обнаружить по всему миру в пресноводных и соленых отложениях [5,6,7], а также вокруг корней водных растений, выделяющих кислород [8, 9].

Экологическая граница между соленой и пресноводной средой обитания продолжает оставаться нерешенной проблемой микробиологии [10]. Несмотря на то, что эти водные среды имеют некоторые общие экологические особенности, радикальный сдвиг в солености и ионной концентрации предполагает, что переход от среды обитания с высокой к низкой солености должен сопровождаться существенными изменениями в метаболическом репертуаре и клеточных комплексах в ответ на физико-химические сдвиги и доступность субстрата. [10, 11]. Эти механизмы еще не выяснены у кабельных бактерий, хотя Na+/H+-антипортер NhaA ранее был предложен в качестве потенциального дискриминанта между морскими и пресноводными кабельными бактериями [12].

Текущая метаболическая модель предполагает, что клетки, принадлежащие к одной кабельной нити, могут проявлять два различных типа физиологических особенностей: в бескислородной зоне в более глубоких слоях осадка клетки окисляют сульфид, и образующиеся электроны передаются по проводящей структуре в кислородную зону. , где клетки используют их для восстановления кислорода [12, 13]. Этот транспорт электронов на большие расстояния (LDET) был продемонстрирован с помощью рамановской микроскопии [3]. транспорт [14].

Несмотря на усилия по обогащению [12, 15], виды кабельных бактерий не были выделены в чистой культуре. Таким образом, доступный в настоящее время подход к получению геномных последовательностей кабельных бактерий заключается в секвенировании микробных сообществ и восстановлении геномов, собранных в метагеноме (MAG). Хотя MAG кабельных бактерий были опубликованы в предыдущих исследованиях [12, 13, 15], общедоступные геномы кабельных бактерий в настоящее время сильно фрагментированы: во многих проектах геномов отсутствуют гены 16S рРНК и наблюдается пониженная полнота генома.