Карелсулсия мюллери
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Karelsulcia )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о роде бактерий, ранее известном как Sulcia. Чтобы узнать о роде пауков, см . Sulcia .
Генетическая и метаболическая информация на этой странице получена от Candidatus Karelsulcia muelleri, штамм GWSS. Характеристики различных штаммов « Ca.K. muelleri» могут различаться. Для получения дополнительной информации о других задокументированных штаммах « Ca.K. muelleri» нажмите здесь .

" Кандидатус Карелсулсия Мюллери"
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Бактероидота
Учебный класс:
incertae sedis
Заказ:
incertae sedis
Семья:
incertae sedis
Род:
" Кандидат Карелсулция"

исправл. Моран и др . . 2005 [1] [2]
Биномиальное имя
" Кандидатус Карелсулсия Мюллери"
исправл. Моран и др . . 2005 [1]
Синонимы [2]

" Ca. Sulcia muelleri" Moran et al . 2005 г.

Candidatus Karelsulcia muelleri представляет собой аэробную грамотрицательную бациллярную бактерию , которая является частью типа Bacteroidota . [1] « Ca.K. muelleri» является облигатным и мутуалистическим симбиотическим микробом, обычно обитающим в специализированных клеточных компартментах питающихся соком насекомых, называемых бактериоцитами . [1] Большинство исследований, проведенных на « Ca. K. muelleri», подробно описали его связь с хозяином Homalodisca vitripennis . [3] [4] [5][6] Другие исследования задокументировали природу его проживания в других насекомых, таких как кукурузная цикадка ( Cicadulina ) или плевок ( Cercopoidea ). [6] [7] « Ca. K. muelleri» известен своим исключительно минимальным геномом , и в настоящее время идентифицируется как имеющий наименьший из известных секвенированных геномов Bacteroidota всего в 245 килобаз. [6]

Открытие

« Ca.K. muelleri» был классифицирован под микроскопом в 2005 году биологом-эволюционистом Нэнси А. Моран . [1] Эндосимбионт был обнаружен в препарированном бактериоците слюны ( Calstopter arizonana ). [1] Род Candidatus Karelsulcia назван в честь Витваржени Карела Шульца , моравского эмбриолога, который был одним из первых ученых, признавших, что бактериом насекомых представляет собой орган, в котором обитают бактерии. [1] Вид, muelleri, был назван в честь Х. Дж. Мюллера (не путать с Германом Йозефом Мюллером ), который в 1960 году предположил, что существует параллельная эволюционная история между эндосимбионтами и избранной кладой насекомых-хозяев, известной как Auchenorrhyncha . [1] « Ca. K. muelleri» принадлежит к отряду Flavobacteriales . В настоящее время он не классифицируется как член какой-либо таксономической семьи. [8]

Морфология

О морфологии « Ca. K. muelleri» известно немногое.

« Ca.K. muelleri» представляет собой палочковидную бактерию размером 5–7 мкм в длину, 0,7 мкм в диаметре и 2–5 мкм в ширину. [6] Поскольку у « Ca. K. muelleri» отсутствует большинство генов, ответственных за деление клеток и синтез мембран, иногда наблюдается необычная длина до 100 мкм в течение части его жизненного цикла. [6]

Как и все другие Flavobacteriales , " Ca.K. muelleri" является грамотрицательным .

филогения

Было обнаружено, что филогения « Ca.K. muelleri» следует филогении клады Hemiptera , Auchenorrhyncha . [9] По оценкам, первая ассоциация между « Ca. K. muelleri» и Auchenorrhyncha произошла где-то между 260–280 миллионами лет назад. [9] Дальнейшие данные подтверждают идею о том, что « Ca.K. muelleri» эволюционировала совместно с другой симбиотической линией из таксономического класса Betaproteobacteria . [9] Результат этой коэволюции можно заметить по тому факту, что оба « Ca.K. muelleri» и его хозяин оставляют производство кофакторов и витаминов другому члену симбиотических отношений. Хотя сожители « Ca. K. muelleri» не всегда относятся к классу Betaproteobacteria, современные анализы показали, что они часто таковыми являются. [5] Предполагается, что предок Betaproteobacteria диверсифицировался в роды Zinderia , Nasuia и Vidania . [9]

В настоящее время существует 9 уникальных штаммов « Ca.K. muelleri», которые были идентифицированы с помощью полной последовательности генома. [8] Их все можно найти здесь. [10]

Candidatus Karelsulcia и флавобактерии

Дерево ниже демонстрирует положение « Ca.K. muelleri» по отношению к некоторым другим представителям класса Flavobacteriia . Дерево было построено путем сравнения пептидных последовательностей десяти различных типов белков. Используемые белки представляли собой бета-субъединицу ДНК-полимеразы III , фактор инициации IF-2, лейцил-тРНК-синтетазу , бета-субъединицу фенилаланин-тРНК-лигазы , VARS , фактор элонгации Tu, бета-субъединицу РНК-полимеразы и рибосомные белки L2 . , S5 и S11. [6] Где « ок.K. muelleri» обитает в теле хозяев Auchenorrhyncha , другие представители Flavobacteriia обитают в пресноводных водоемах и почвах . K. muelleri» заключается в том, что имеет место высокая частота замены пар оснований, что привело к заметным генетическим различиям между « Ca. K. muelleri» и большинство других флавобактерий. [6]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кроцеибактерия

 
 

Грамелла

 
 
 
 

Целлюлофага

 
 
 
 
 
 
 

Робигиниталея

 
 
 
 
 
 

Флавобактерии

 
 
 
 

Полярибактерий

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

" Кандидат Карелсулция"

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Бактероиды

 
 
 
 

Превотелла

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Алгорифаг

 
 
 
 
 

микросцилла

 
 
 
 

Цитофага

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
аутгруппа
 
 

салинибактерий

 
 
 
 
 
 

Геномика

Геном " Ca.K. muelleri" штамма GWSS [12] был полностью секвенирован в Институте генома Макдоннелла с использованием секвенирования красителя Illumina . [6] Геном является исключительно редуцированным геномом , где генетический диапазон « Ca.K. muelleri» составляет всего 10% от диапазона Escherichia coli . [3] Он состоит из одной кольцевой хромосомы длиной 245 530 тысяч оснований . Нет ни плазмид , ни других мобильных генетических элементов . [13]Геном содержит всего 263 гена: 227 белковых генов, 36 генов РНК и один псевдоген . [13] Из 227 различных полипептидов 99 являются ферментами , а еще 9 — транспортными белками . [13] Содержание GC составляет 22,4%. [13]

Отличительной особенностью генома " Ca. K. muelleri" является наличие трех уникальных последовательностей рРНК в положениях (486-504), (1001-1016), (1418-1431). Последствия этих уникальных последовательностей не определены. [1]

Уменьшенный геном

Геном « Ca.K. muelleri» — это то, что ученые называют редуцированным геномом ; он характеризуется очевидной эволюционной потерей многих якобы важных генов, связанных с такими процессами, как репарация ДНК , трансляция или биосинтез клеточной мембраны . [6] Условия, необходимые для редукции генома, могут быть многогранными, однако они часто включают некоторую форму стабильности. [14] Возникновение редукции генома поднимает интересные вопросы о том, каковы минимальные требования для функционирующего генома. Ученые в настоящее время проверяют свои гипотезы по этому вопросу, создавая собственные уменьшенные геномы. [15]

Симбиоз

« Ca.K. muelleri» — симбионт группы насекомых, отнесенных к подотряду Auchenorrhyncha . [4] Обычными хозяевами являются цикады , цикадки , цикадки , плевки и цикадки . [1] « Ca. K. muelleri» всегда находится совместно с другим бактериальным эндосимбионтом из типа Pseudomonadota . [6] Например, « Ca.K. muelleri» и « Candidatus Zinderia инсектикола » живут в бактериоме .некоторых видов слюнявых жуков. [6]

Было обнаружено, что симбионты, связанные с насекомыми, имеют схожий набор функций. Все симбионты, по-видимому, обладают редуцированным геномом, имеют высокое содержание GC и имеют более частую скорость замены пар оснований по сравнению с их свободноживущими предками. [6]

Из-за симбиоза хозяева могут использовать метаболические пути, которые они не смогли бы использовать, если бы их эндосимбионты отсутствовали; Одним из релевантных примеров является способность насекомых, питающихся соком, выживать за счет относительно бедных питательными веществами источников пищи, например ксилемы и флоэмы . [6]

Симбиоз со стекловидным стрелком

Большая часть современных исследований, касающихся природы симбиоза между « Ca.K. muelleri» и его хозяевами, была проведена на стеклокрылом снайпере . [3] [4] [5] [6] « Ca. K. muelleri» всегда находится внутри бактериоцита хозяина вместе по крайней мере с одним другим эндосимбионтом; Штамм GSWW «Ca.K. muelleri » обнаружен у стекловидного снайпера вместе с Gammaproteobacterium , Baumannia cicadellinicola . [6] Геномный анализ выявил соответствующие метаболические роли для каждого из членов этого симбиотического треугольника. [6]Стекляннокрылый снайпер, питающийся ксилемой растений, поставляет простые аминокислоты и источники углерода для двух эндосимбионтов. В свою очередь, « Ca.K. muelleri» использует основные материалы для синтеза сложных аминокислот, таких как гомосерин или L-треонин . [3] Сообщается, что Baumannia cicadellinicola обеспечивает большую часть кофакторов и витаминов для организма. [6]

Один оставшийся без ответа вопрос об этих симбиотических отношениях заключается в том, как эндосимбионты получают достаточное количество азота. Это предположение возникает из-за разбавленного и бедного питательными веществами характера ксилемы. [6] Хотя была выдвинута гипотеза об ассимиляции азота , геномный анализ предполагает, что « Ca. K. muelleri» не обладает способностью выполнять эту функцию. [6]

Метаболический обмен

Ниже приводится модель симбиотического метаболического обмена, основанная на метаболитах , используемых « Ca.K. muelleri», и метаболитах, продуцируемых « Ca.K. muelleri». [3] Стекляннокрылый снайпер в основном отвечает за обеспечение « Ca. K. muelleri» питательными веществами и основными аминокислотами, полученными из ксилемы, которой он питается. « Ca.K. muelleri», в свою очередь, производит более сложные субстраты .

Продюсер: " Ка . К. Мюллери "Получено от " Стекляннокрылого снайпера "Получен от Baumannia cicadellinicola.
2-кетовалинцистеинЭритрозо-4-фосфат
L-треонинL-серинФосфоенолпировиноградная кислота
гомосеринL-аспартатРибозо-5-фосфат
L-лизинЭритрозо-4-фосфатоктапренилдифосфат
LL-2,6-диаминогептандиоатРибозо-5-фосфатщавелевоуксусная кислота

Биология и метаболизм

« Ca.K. muelleri» обнаруживается в бактериоцитах насекомых-хозяев. [1] Единственный случай, когда бактериальные клетки не обнаруживаются в компартментах бактериоцитов, - это когда они переносятся вертикально от хозяина к потомству своего хозяина. [4]

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что « Ca.K. muelleri» использует аэробное дыхание . [6] АТФ синтезируется путем терминации, катализируемой цитохром -с-оксидазой. [6] Цитохром относится к типу cbb-3 . [6]

Подразумевается, что донором электронов для « Ca. K. muelleri» является какой-то источник углерода, извлеченный из питающегося соками рациона его хозяина. [6] Некоторыми примерами являются глутамат , малат и глюкоза ; все они находятся в ксилемном соке. [6]

Симбионт накапливает восстанавливающую силу в форме НАДН .[6]

Анализ редуцированного генома " Ca.K. muelleri" штамма GWSS позволяет предположить, что пропорциональное количество генов, сохранившихся в ходе его эволюции, предназначено для биосинтеза аминокислот . 21,3% его генов, кодирующих белки, предназначены для создания аминокислот , а еще 33% предназначены для процессов , связанных с трансляцией . [6] « Ca.K. muelleri» обычно способен синтезировать 8 незаменимых аминокислот: лейцин , валин , треонин , изолейцин , лизин , аргинин , фенилаланин ., и триптофан . Некоторые штаммы « Ca.K. muelleri» не способны производить аминокислоту триптофан . [5] Две другие аминокислоты — метионин и гистидин он получает либо от своего хозяина, либо от своего косимбионта. [6] Sulcia muelleri отвечает за производство двух сложных аминокислот для своего хозяина: гомосерина и 2-кетовалина. [6] « Ca. K. muelleri» не имеет полного набора аминоацил-тРНК-синтетаз ; однако удивительно, что он обладает всеми генами, необходимыми для кодирования всех 20 аминокислот. [6]

Другие белки, которые производит " Ca.K. muelleri", включают пару транспортных белков ; микроб создает транспортные белки органических катионов , переносчики антибиотиков и переносчики ионов тяжелых металлов. [6]

" Ca. K. muelleri" отмечен как содержащий только два гена, отвечающих за производство кофакторов или витаминов; эти гены кодируют синтез менахинона . Ca. K. muelleri получает большую часть своих кофакторов или витаминов от своего сосимбионта. [6]

« Ca.K. muelleri» имеет минимальный набор генов, назначенных для целей ведения ДНК . [6] Единственными генами, отвечающими за репарацию ДНК, являются гены mutL и mutS . [6]

использованная литература

  1. ^ a b c d e f g h i j k Моран, Нэнси А.; Тран, Фат; Херардо, Николь М. (декабрь 2005 г.). «Симбиоз и диверсификация насекомых: древний симбионт питающихся соком насекомых из бактериального типа Bacteroidetes » . Прикладная и экологическая микробиология . 71 (12): 8802–8810. Бибкод : 2005ApEnM..71.8802M . doi : 10.1128/aem.71.12.8802-8810.2005 . ПВК 1317441  . PMID 16332876 . 
  2. ^ б Орен А. (2017) . « Список Candidatus № 0. Призыв к лингвистической точности - также для таксонов Candidatus » . Int J Syst Evol Microbiol . 67 (4): 1085–1094. doi : 10.1099/ijsem.0.001715 . PMID 27926819 . 
  3. ^ a b c d e Коттре, L; Милре, П.В.; Акунья, В.; Маркетти-Спаккамела, А; Стоуги, Л; Чарльз, Х; Сагот, МФ (2 сентября 2010 г.). «Графический анализ метаболических обменов между двумя сосуществующими внутриклеточными симбионтами, Baumannia cicadellinicola и Sulcia muelleri , с их насекомым-хозяином, Homalodisca coagulata » . PLOS Вычислительная биология . 6 (9): e1000904. Бибкод : 2010PLSCB...6E0904C . doi : 10.1371/journal.pcbi.1000904 . ПВК 2936742 . PMID  20838465 .
  4. ^ а б в г Ву, Д; Догерти, Южная Каролина; Ван Акен, SE; Пай, GH; Уоткинс, КЛ; Хури, Х; Таллон, LJ; Заборский, Дж. М.; Данбар, HE; Тран, PL; Моран, Северная Каролина; Эйзен, Дж. А. (июнь 2006 г.). «Метаболическая комплементарность и геномика двойного бактериального симбиоза снайперов» . ПЛОС Биология . 4 (6): е188. doi : 10.1371/journal.pbio.0040188 . ПВК 1472245 . PMID 16729848 .  
  5. ^ a b c d McCutcheon, JP; Моран, Н. А. (2010). «Функциональная конвергенция в редуцированных геномах бактериальных симбионтов, охватывающая 200 млн лет эволюции» . Геномная биология и эволюция . 2 : 708–18. doi : 10.1093/gbe/evq055 . ПВК 2953269 . PMID 20829280 .  
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag McCutcheon, JP; Моран, Н. А. (4 декабря 2007 г.). «Параллельная геномная эволюция и метаболическая взаимозависимость в древнем симбиозе» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (49): 19392–7. Бибкод :2007ПНАС..10419392М . doi : 10.1073/pnas.0708855104 . ПМК  2148300 . PMID  18048332 .
  7. ^ Чанг, Х. Х.; Чо, СТ; Канале, MC; Магфорд, ST; Лопес, младший; Хогенхаут, ЮАР; Куо, Швейцария (29 января 2015 г.). «Полная последовательность генома« Candidatus Sulcia muelleri »ML, обязательного пищевого симбионта кукурузной цикадки ( Dalbulus maidis )» . Объявления о геноме . 3 (1): e01483–14. doi : 10.1128/genomeA.01483-14 . ПВК 4319508 . PMID 25635014 .  
  8. ^ a b « Candidatus Karelsulcia muelleri, штамм GWSS» . Геном КЭГГ .
  9. ^ a b c d Беннетт, GM; Моран, Н. А. (2013). «Маленький, меньший, самый маленький: происхождение и эволюция древних двойных симбиозов у ​​насекомого, питающегося флоэмой» . Геномная биология и эволюция . 5 (9): 1675–88. doi : 10.1093/gbe/evt118 . ПВК 3787670 . PMID 23918810 .  
  10. ^ "Результат поиска DBGET: ГЕНОМ Sulcia muelleri " .
  11. ^ Велкер, Томас; Шумейкер, Крейг; Ариас, Кодованга; Кельсиус, Филипп (28 февраля 2005 г.). «Передача и обнаружение Flavobacterium columnare у канального сома, Ictalurus Punctatus» . Болезни водных организмов . 63 (2–3): 129–132. дои : 10.3354/dao063129 . PMID 15819428 . 
  12. ^ « Candidatus Sulcia muelleri, штамм GWSS NC_010118, хромосома: 1–50 000» .
  13. ^ a b c d Subhraveti, Pallavi; Онг, Куанг; Холланд, Тим; Котари, Анамика; Ингрид, Кеселер; Каспи, Рон; Карп, Питер Д. «Резюме Candidatus Sulcia muelleri», штамм GWSS, версия 19.0» . БиоЦик .
  14. ^ Маккатчен, JP; Моран, Н. А. (8 ноября 2011 г.). «Экстремальная редукция генома симбиотических бактерий» . Обзоры природы. Микробиология . 10 (1): 13–26. doi : 10.1038/nrmicro2670 . PMID 22064560 . S2CID 7175976 .  
  15. ^ Ли, Джун; Сун, Бонг; Ким, Ми; Блаттнер, Фредерик Р.; Юн, Бён; Ким, Юнг; Ким, Сан (2009). «Метаболическая инженерия штамма Escherichia coli с уменьшенным геномом для производства L-треонина» . Фабрики микробных клеток . 8 (1): 2. doi : 10.1186/1475-2859-8-2 . ПВК 2634754 . PMID 19128451 .  

внешние ссылки

  • KeggGenome — список всех секвенированных в настоящее время штаммов « Ca.K. muelleri».
  • Uniprot.Org - Список некоторых секвенированных в настоящее время штаммов " Ca.K. muelleri".
  • BioCyc.Org - Обзор полного и секвенированного генома " Ca.K. muelleri", штамм GWSS
Получено с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Karelsulcia_muelleri&oldid=1085475425 "
Contribute a better translation