Nitrososphaera gargensis - Nitrososphaera gargensis

Nitrososphaera gargensis
Vědecká klasifikace
Doména:
Archaea
Království:
"Proteoarchaeota "
Kmen:
Thaumarchaeota
Třída:
Nitrososphaeria
Objednat:
Nitrososphaerales
Rodina:
Nitrososphaeraceae
Rod:
Nitrososphaera
Druh:
N. gargensis
Binomické jméno
Nitrososphaera gargensis
Zhalnina a kol. 2014 [1]

Nitrososphaera gargensis je ne-patogenní, malý kokus o průměru 0,9 ± 0,3 μm.[2][3] N. gargensis je pozorován u malých abnormálních seskupení koků a používá jeho bičíky přesunout přes chemotaxe.[2][3] Být Archaeon, Nitrososphaera gargensis má buněčná membrána složený z crenarchaeolu, jeho izomer, a zřetelný glycerol dialkyl glycerol tetraether (GDGT), který je významný při identifikaci amoniakujících oxidujících archea (AOA).[4] Organismus hraje roli při ovlivňování oceánských komunit a produkce potravin.[5]

Objev

Nitrososphaera gargensis byl objeven v horkém prameni Garga v roce Sibiř Hatzenpichler a spolupracovníci v roce 2008.[2] Organismus byl izolován ze vzorku odebraného ze Sibiře horké prameny který byl ve skutečnosti umístěn v a mikrobiální mat.[2] Hatzenpichler a kol. později rostla kultura aerobně na 46 ℃ s amonný a hydrogenuhličitan.[2] V roce 2007 se objevily první náznaky Nitrososphaera gargensis byly nalezeny při testování vzorku horkého pramene pro čpavková oxidační činidla.[2] Vědci našli archaea oxidující amoniak namísto očekávaných bakterií s touto schopností, protože nebylo zjištěno, že by žádná předchozí archea mohla tento proces dokončit.[2] Prostřednictvím analýzy 16S rRNA genové sekvence a provádění vědeckých metod katalytické depozice reportérů (CARD) -RYBA (fluorescence in situ hybridizace) a mikroautoradiografie, vědci zjistili, že organismus ve vzorku byl archaea oxidující amoniak a klasifikovali tento organismus jako Candidatus Nitrososphaera gargensis.[2]

Genomika

Nitrososphaera gargensis ' genom má velikost 2,83 Mb s a Obsah GC 48%, což je mnohem větší množství než u většiny ostatních amoniakujících oxidů.[3] Organismus kóduje 3565 protein geny a 37 RNA geny.[3][6] N. gargensis také obsahuje a CRISPR - Systém typu I schopný cílit virový DNA, genové duplikace v jeho chaperony a mnoho transposáza geny.[3]

Taxonomie a fylogeneze

N. gargensis sousedé Nitrosopumilus maritimus a Nitrososphaera viennensis na fylogenetický strom.[7] Jako Nitrososphaera gargensis, oba tyto organismy jsou chemolithoautotrofní čpavková oxidační činidla, kterým se daří na horkých a vlhkých stanovištích.[7] Spang a kol. objasnil v roce 2012 významné podobnosti mezi N. gargensis a N. viennensis díky své nitrifikační schopnosti a PHA výroba (údajně polyhydroxybutyrát) spolu s dalšími prvky.[3]

Nitrifikace a metabolismus

Jako chemolithoautotroph, Nitrososphaera gargensis provádí aerobní oxidaci amoniak na dusitany a porouchá se kyanát pro energii.[2][3][8] N. gargensis také zahrnuje flexibilní uhlík metabolismus umožňující absorpci organický materiál.[3] Nitrifikace, proces oxidace amoniaku na dusičnan, je významným krokem v dusíkový cyklus.[4] Vzhledem k tomu, že dusík je v mořském prostředí omezený, ukazuje se nedávný objev area oxidujících amoniak jako aktivní zdroj studia pro vědce.[9] N. gargensis má amonná monooxygenáza, což je enzym, který umožňuje organismu schopnost oxidovat amoniak, nebo močovina a potenciálně kyanát jako další zdroje amoniaku.[3][9]

Místo výskytu

Nitrososphaera gargensis byl objeven v horkém prameni Garga a nejčastěji sídlí v podobných těžký kov - obsahující termální prameny nebo je lze izolovat od mikrobiálních rohoží v blízkosti horkých pramenů.[2][3] Kromě horkých pramenů se v půdě, ve sladké vodě a v sedimentech ve sladké vodě běžně vyskytují další archaea oxidující amoniak.[1] N. gargensis roste nejlépe na 46 ° a prospívá v přítomnosti amoniaku nebo jiných zdrojů dusíku a využívá bičíky k pohybu chemotaxí.[2][3]

Aktuální výzkum

Crenarchaeol izomer

K jejich identifikaci jako AOA lze použít membránové složení amoniaku oxidujících archea, konkrétně prostřednictvím crenarcheolového izomeru.[4] N. gargensis byl první kultivovaný organismus se schopností produkovat značné množství izomeru crenarchaeolu.[4] Díky své schopnosti syntetizovat crenarchaeol N. gargensis umožňuje vědcům rozšířit tuto syntézu také do skupiny I.1b Crenarchaeota.[4] Tyto objevy naznačují, že tyto organismy jsou významnými zdroji crenarchaeolu v jejich stanovištích termofilní a suchozemská prostředí a potvrzují asociaci mezi AOA a crenarchaeol.[4]

Cykly mořského dusíku

Dále Nitrososphaera gargensis vliv, protože archaea oxidující amoniak expanduje ze země do vody, protože její nitrifikační schopnost hraje roli v cyklech dusíku přítomných v oceánu.[9] Cyklus dusíku určuje souhru organismů v mořích ekosystémy a činnost oceánu.[9]

Výroba potravin a hnojiv

Spolu s ovlivňováním struktury půd a oceánských komunit, Nitrososphaera gargensis hraje také roli ve výrobě potravin.[5] Jelikož je pro výrobu potravin nutný dusík, používají se hnojiva obsahující dusík.[5] To vede ke znečištění, které může poškodit životní prostředí a skončit v odpadních vodách.[5] Vědci se proto snaží vyvinout způsoby, jak odstranit dusík z postižených oblastí.[5] Organismy podobné Nitrososphaera gargensis Bylo zjištěno, že v této studii oxiduje amoniak a s těmito znalostmi vědci plánují spojit tuto schopnost s dalšími procesy v cyklu dusíku, aby odstranili formu dusíku, který znečišťuje oblast.[5] K takovým spojením může dojít v důsledku skutečnosti, že AOA nejsou ovlivněny kyselina dusitá koncentrace, zatímco tím jsou inhibovány bakterie oxidující dusitany chemikálie.[5] V tomto rozdílu by mohly být vyvinuty techniky na podporu demonifikace, což je nákladově efektivnější.[5] Celkově se v těchto studiích vědci snaží najít správnou rovnováhu v teplomilném materiálu bioreaktor za účelem eliminace dusíku.[5]

Reference

  1. ^ A b Zhalnina, KV; Dias, R; Leonard, MT; Dorr; de Quadros, P; Camargo, FAO; Drew, JC; et al. (2014). „Sekvence genomu Candidatus Nitrososphaera evergladensis ze skupiny I.1b obohacená o půdu Everglades odhaluje nové genomické rysy amoniak-oxidující archaea“. PLOS ONE. 9 (7): e101648. Bibcode:2014PLoSO ... 9j1648Z. doi:10.1371 / journal.pone.0101648. PMC  4084955. PMID  24999826.
  2. ^ A b C d E F G h i j k Hatzenpichler, Roland; Lebedeva, Elena V .; Spieck, Eva; Stoecker, Kilian; Richter, Andreas; Daims, Holger; Wagner, Michael (2008). "Středně termofilní amoniak oxidující crenarchaeote z horkého pramene". Sborník Národní akademie věd. 105 (6): 2134–139. Bibcode:2008PNAS..105.2134H. doi:10.1073 / pnas.0708857105. PMC  2538889. PMID  18250313.
  3. ^ A b C d E F G h i j k Spang, A; Poehlein, A; Offre, P; Zumbrägel, S; Haider, S; Rychlik, N; et al. (2012). „Genom genomu CandidatusNitrososphaera gargensis oxidující amoniak: pohledy na metabolickou všestrannost a adaptace na prostředí“. Environ Microbiol. 14 (12): 3122–3145. doi:10.1111 / j.1462-2920.2012.02893.x. PMID  23057602.
  4. ^ A b C d E F Džbán, Angela; Rychlik, Nicolas; Hopmans, Ellen C .; Spieck, Eva; Rijpstra, W. Irene C; Ossebaar, Jort; Schouten, Stefan; Wagner, Michael; Sinninghe Damsté, Jaap S (2009). „Crenarchaeol dominuje nad membránovými lipidy Candidatus Nitrososphaera Gargensis, termofilní skupiny I.1b Archaeon“. Časopis ISME. 4 (4): 542–52. doi:10.1038 / ismej.2009.138. PMID  20033067.
  5. ^ A b C d E F G h i Courtens, Emilie Np, Eva Spieck, Ramiro Vilchez-Vargas, Samuel Bodé, Pascal Boeckx, Stefan Schouten, Ruy Jauregui, Dietmar H. Pieper, Siegfried E. Vlaeminck a Nico Boon. „Robustní nitrifikační komunita v bioreaktoru při 50 ° C otevírá cestu k termofilnímu odstraňování dusíku.“ Časopis ISME (2016) http://www.nature.com/ismej/journal/vaop/ncurrent/full/ismej20168a.htm
  6. ^ KEGG GENOME: Candidatus Nitrososphaera Gargensis. KEGG GENOME: Candidatus Nitrososphaera Gargensis. KEGG, 2012. http://www.genome.jp/kegg-bin/show_organism?org=nga
  7. ^ A b Brochier-Armanet, Céline a kol. „Mezofilní Crenarchaeota: návrh třetího archaeálního kmene, Thaumarchaeota.“ Nature Reviews Microbiology6.3 (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_Thaumarchaeota_Nat_Rev_Microb2_6
  8. ^ Palatinszky, Marton; Herbold, Craig; Jehmlich, Nico; Pogoda, Mario; Han, Ping; Von Bergen, Martin; Lagkouvardos, Ilias; Karst, Søren M .; Galushko, Alexander; Koch, Hanna; Berry, David; Daims, Holger; Wagner, Michael (2015). „Kyanát jako zdroj energie pro nitrifikátory“. Příroda. 524 (7563): 105–08. Bibcode:2015 Natur.524..105P. doi:10.1038 / příroda14856. PMC  4539577. PMID  26222031.
  9. ^ A b C d Zehr, Jonathan P .; Kudela, Raphael M. (2011). „Dusíkový cyklus otevřeného oceánu: od genů po ekosystémy“. Výroční zpráva o námořní vědě. 3: 197–225. Bibcode:ARMS 2011 ... 3..197Z. doi:10.1146 / annurev-marine-120709-142819. PMID  21329204.

Další čtení