Nitrososphaera gargensis - это непатогенный небольшой кокк диаметром 0,9 ± 0,3 мкм. [2] [3] N. gargensis наблюдается в небольших аномальных группах кокков и использует свои архаеллы для перемещения посредством хемотаксиса . [2] [3] Будучи археоном , Nitrososphaera gargensis имеет клеточную мембрану, состоящую из кренархеола, его изомера и отдельного тетраэфира диалкилглицерина глицерина (GDGT), который важен для идентификации архей, окисляющих аммиак (АОА). [4]Организм играет роль во влиянии на сообщества океана и производство продуктов питания. [5]
Nitrososphaera gargensis | |
---|---|
Научная классификация | |
Домен: | |
Королевство: | « Протеоархея » |
Тип: | |
Класс: | |
Заказ: | Nitrososphaerales |
Семья: | |
Род: | |
Разновидность: | N. gargensis |
Биномиальное имя | |
Nitrososphaera gargensis Жалнина и др. 2014 [1] |
Открытие
Nitrososphaera gargensis была обнаружена в горячем источнике Гарга в Сибири Хатценпихлером и соавторами в 2008 году. [2] Этот организм был изолирован из образца, взятого из горячих источников Сибири, который фактически находился в микробном мате . [2] Hatzenpichler et al. позже культуру выращивали в аэробных условиях при 46 ℃ с аммонием и бикарбонатом . [2] В 2007 году первые признаки Nitrososphaera gargensis были обнаружены в результате тестирования образца горячего источника на окислители аммиака . [2] Исследователи обнаружили археи, окисляющие аммиак, вместо ожидаемых бактерий, обладающих такой способностью, поскольку ранее не было обнаружено, что археи могли завершить этот процесс. [2] Путем анализа последовательностей гена 16S рРНК и применения научных методов каталитического осаждения репортеров (CARD) - FISH (флуоресцентная гибридизация in situ) и микроавторадиографии , исследователи определили, что организм в образце был архей, окисляющих аммиак, и классифицировали его. организм как Candidatus Nitrososphaera gargensis . [2]
Геномика
Размер генома Nitrososphaera gargensis составляет 2,83 МБ, а содержание GC составляет 48%, что намного больше, чем у большинства других архей, окисляющих аммиак. [3] Организм кодирует 3565 генов белков и 37 генов РНК . [3] [6] N. gargensis также содержит систему CRISPR -Cas типа I, способную воздействовать на вирусную ДНК , дупликации генов в ее шаперонах и многочисленные гены транспозаз . [3]
Таксономия и филогения
N. gargensis соседствует с Nitrosopumilus maritimus и Nitrososphaera viennensis на филогенетическом дереве . [7] Как и Nitrososphaera gargensis , оба этих организма являются хемолитоавтотрофными окислителями аммиака, которые процветают в жарких и влажных средах обитания. [7] Спанг и др. выяснили в 2012 году заметное сходство между N. gargensis и N. viennensis благодаря их способности к нитрификации и производству PHA (предположительно полигидроксибутирата) вместе с другими элементами. [3]
Нитрификация и метаболизм
Как хемолитоавтотроф, Nitrososphaera gargensis выполняет аэробное окисление аммиака до нитрита и расщепляет цианат для получения энергии. [2] [3] [8] N. gargensis также обладает гибким углеродным метаболизмом , что позволяет поглощать органический материал . [3] Нитрификация , процесс окисления аммиака до нитрата , является важным этапом в азотном цикле . [4] Поскольку в морской среде содержание азота ограничено, недавнее открытие архей, окисляющих аммиак, оказалось активным источником исследований для исследователей. [9] N. gargensis обладает аммиачной монооксигеназой , ферментом, который дает организму возможность окислять аммиак или мочевину и, возможно, цианат в качестве других источников аммиака. [3] [9]
Среда обитания
Nitrososphaera gargensis была обнаружена в горячем источнике Гарга и чаще всего находится в аналогичных термальных источниках, содержащих тяжелые металлы, или может быть изолирована от микробных матов возле горячих источников. [2] [3] Помимо горячих источников, другие археи, окисляющие аммиак, обычно встречаются в почве, пресной воде и отложениях в пресной воде. [1] N. gargensis лучше всего растет при 46 ℃ и процветает в присутствии аммиака или других источников азота, а также использует жгутики для перемещения посредством хемотаксиса. [2] [3]
Текущее исследование
Изомер кренархеола
Состав мембран архей, окисляющих аммиак, в частности, через изомер кренархеолов, может быть использован для идентификации их как AOA. [4] N. gargensis был первым культивированным организмом, способным производить значительное количество изомера кренархеола. [4] Благодаря своей способности синтезировать кренархеол, N. gargensis позволяет ученым распространить этот синтез также на Crenarchaeota группы I.1b . [4] Эти открытия указывают на то, что эти организмы являются значительными источниками кренархеолов в своих термофильных и земных средах обитания, и подтверждают связь между АОА и кренархеолами. [4]
Морские азотные циклы
Кроме того, влияние Nitrososphaera gargensis, поскольку археи, окисляющие аммиак, распространяются с суши в воду, поскольку их способность нитрификации играет роль в круговоротах азота, которые присутствуют в океане. [9] Круговорот азота определяет взаимодействие организмов в морских экосистемах и деятельность океана. [9]
Производство продуктов питания и удобрений
Помимо влияния на структуру почв и океанических сообществ, Nitrososphaera gargensis также играет роль в производстве продуктов питания. [5] Поскольку азот необходим для производства продуктов питания, используются азотсодержащие удобрения. [5] Это приводит к загрязнению, которое может нанести вред окружающей среде и попадать в сточные воды. [5] Поэтому исследователи пытаются разработать способы удаления азота из пораженных участков. [5] В этом исследовании было обнаружено, что организмы, похожие на Nitrososphaera gargensis , окисляют аммиак, и, зная об этом, исследователи планируют объединить эту способность с другими процессами в круговороте азота, чтобы удалить форму азота, которая загрязняет территорию. [5] Такое связывание могло произойти из-за того, что на АОА не влияют концентрации азотистой кислоты, тогда как нитритокисляющие бактерии ингибируются этим химическим веществом . [5] В этом различии могут быть разработаны методы , способствующие демаммонификации , что является более рентабельным. [5] В целом, в этих исследованиях исследователи пытаются найти правильный баланс в термофильном биореакторе , чтобы удалить азот. [5]
Рекомендации
- ^ а б Жальнина, К.В. Dias, R; Леонард, MT; Дорр; де Квадрос, П; Камарго, ФАО; Дрю, JC; и другие. (2014). «Последовательность генома Candidatus Nitrososphaera evergladensis из группы I.1b, обогащенной из почвы Эверглейдс, раскрывает новые геномные особенности архей, окисляющих аммиак» . PLoS ONE . 9 (7): e101648. Bibcode : 2014PLoSO ... 9j1648Z . DOI : 10.1371 / journal.pone.0101648 . PMC 4084955 . PMID 24999826 .
- ^ Б с д е е г ч я J K Хатценпихлер, Роланд; Лебедева, Елена В .; Шпик, Ева; Стокер, Килиан; Рихтер, Андреас; Даймс, Хольгер; Вагнер, Майкл (2008). «Умеренно термофильный окисляющий аммиак кренархеот из горячего источника» . Труды Национальной академии наук . 105 (6): 2134–139. Bibcode : 2008PNAS..105.2134H . DOI : 10.1073 / pnas.0708857105 . PMC 2538889 . PMID 18250313 .
- ^ Б с д е е г ч я J K Спанг, А; Poehlein, A; Offre, P; Zumbrägel, S; Haider, S; Рычлик, Н; и другие. (2012). "." Геном окисляющего аммиак CandidatusNitrososphaera gargensis: понимание метаболической универсальности и адаптации к окружающей среде ". Environ Microbiol . 14 (12): 3122–3145. Doi : 10.1111 / j.1462-2920.2012.02893.x . PMID 23057602 .
- ^ а б в г д е Кувшин, Анджела; Рычлик, Николай; Hopmans, Ellen C .; Шпик, Ева; Rijpstra, W. Irene C; Оссебаар, Джорт; Схоутен, Стефан; Вагнер, Майкл; Sinninghe Damsté, Jaap S (2009). «Кренархеол доминирует над мембранными липидами Candidatus Nitrososphaera Gargensis, архей термофильной группы I.1b» . Журнал ISME . 4 (4): 542–52. DOI : 10.1038 / ismej.2009.138 . PMID 20033067 .
- ^ a b c d e f g h i Куртенс, Эмили Нп, Ева Спик, Рамиро Вильчес-Варгас, Самуэль Боде, Паскаль Бёкс, Стефан Схоутен, Руй Хореги, Дитмар Х. Пипер, Зигфрид Э. Влаеминк и Нико Бун. «Надежное нитрифицирующее сообщество в биореакторе при 50 ° C открывает путь к термофильному удалению азота». Журнал ISME (2016) http://www.nature.com/ismej/journal/vaop/ncurrent/full/ismej20168a.htm
- ^ ГЕНОМ КЕГГ: Candidatus Nitrososphaera Gargensis. ГЕНОМ КЕГГ: Candidatus Nitrososphaera Gargensis. KEGG, 2012. http://www.genome.jp/kegg-bin/show_organism?org=nga
- ^ a b Брошье-Армане, Селин и др. «Мезофильные Crenarchaeota: предложение о третьем типе архей, Thaumarchaeota». Nature Reviews Microbiology 6.3 (2008): 245-252. https://www.researchgate.net/publication/5576617_Brochier-Armanet_C_Boussau_B_Gribaldo_S_Forterre_P_Mesophilic_Crenarchaeota_proposal_for_a_third_archaeal_phylum_the_Thaumarchae_ota_Nat_Rev
- ^ Палатинский, Мартон; Гербольд, Крейг; Jehmlich, Нико; Погода, Марио; Хан, Пинг; Фон Берген, Мартин; Лагкувардос, Илиас; Karst, Søren M .; Галушко, Александр; Кох, Ханна; Берри, Дэвид; Даймс, Хольгер; Вагнер, Майкл (2015). «Цианат как источник энергии для нитрификаторов» . Природа . 524 (7563): 105–08. Bibcode : 2015Natur.524..105P . DOI : 10,1038 / природа14856 . PMC 4539577 . PMID 26222031 .
- ^ а б в г Zehr, Jonathan P .; Кудела, Рафаэль М. (2011). «Азотный цикл открытого океана: от генов к экосистемам». Ежегодный обзор морской науки . 3 : 197–225. Bibcode : 2011ARMS .... 3..197Z . DOI : 10.1146 / annurev-marine-120709-142819 . PMID 21329204 .
дальнейшее чтение
- Цзян, Хунчэнь; и другие. (2010). «Исследование на основе РНК архей, окисляющих аммиак, в горячих источниках провинции Юньнань, Китай» (PDF) . Прикладная и экологическая микробиология . 2010 (13): 4538–4541. DOI : 10,1128 / aem.00143-10 . PMC 2897419 . PMID 20435758 .
- Мужчины, Yujie; и другие. (2016). «Биотрансформация двух фармацевтических препаратов под действием аммиачно-окисляющей археи Nitrososphaera gargensis» . Наука об окружающей среде и технологии . 50 (9): 4682–4692. Bibcode : 2016EnST ... 50.4682M . DOI : 10.1021 / acs.est.5b06016 . PMC 4981450 . PMID 27046099 .
- Приставать, Майкл; Шлепер, Криста; Вагнер, Майкл (2011). «Thaumarchaeota: новый взгляд на их филогению и экофизиологию» . Текущее мнение в микробиологии . 14 (3): 300–306. DOI : 10.1016 / j.mib.2011.04.007 . PMC 3126993 . PMID 21546306 .
- Stahl, David A .; Хосе (2012). «Физиология и разнообразие аммиакокисляющих архей». Ежегодный обзор микробиологии . 66 : 83–101. DOI : 10.1146 / annurev-micro-092611-150128 . PMID 22994489 .