Nitrospira moscoviensis - Nitrospira moscoviensis

Nitrospira moscoviensis
Vědecká klasifikace
Království:
Bakterie
Kmen:
Nitrospirae
Třída:
Nitrospira
Objednat:
Nitrospirales
Rodina:
Nitrospiraceae
Rod:
Nitrospira
Druh:
N. moscoviensis
Binomické jméno
Nitrospira moscoviensis
Garrity a kol. 2001[1]

Nitrospira moscoviensis byla druhá bakterie zařazená do nejrůznějších kmenů bakterií oxidujících dusitany, Nitrospirae.[2][3] Je to gramnegativní, nepohyblivý, fakultativní lithoauthotropická bakterie, která byla objevena v roce 2006 Moskva, Rusko v roce 1995.[2] Jméno rodu, Nitrospira, pochází z předpony „nitro“ odvozené od nitritů, mikrobů dárce elektronů a „spira“ znamená cívka nebo spirála odvozeno z tvaru mikroba.[4] Název druhu, moscoviensis, pochází z Moskvy, kde byl tento druh poprvé objeven.[4] N. moscoviensis by mohly být potenciálně použity při výrobě biologicky odbouratelné polymery.[2]

Dějiny

V roce 1995 objevil Silke Ehrich Nitrospira moscoviensis ve vzorku odebraném z erodované železné trubky.[2] Trubka byla součástí topného systému v Moskvě v Rusku.[2] Rez byl přenesen do kultury, kde bylo možné izolovat buňky.[2] Pro optimální růst kultivoval Ehrich a jeho tým buňky na médiu s minerální solí při teplotě 39 ° C a při pH 7,6-8,0.[2]

Morfologie

Nitrospira moscoviensis je klasifikován jako gramnegativní, nepohyblivý a mající zakřivený tvar tvar tyče.[2] Zakřivené tyče jsou přibližně 0,9-2,2 um dlouhé x 0,2-0,4 um široké.[2] N. moscoviensis může existovat ve vodních i suchozemských stanovištích a reprodukuje se binární dělení.[2] Definování funkcí N. moscoviensis je absence intra-cytoplazmatické membrány a karboxysomy mají nadýmání periplazmatický prostor.[5]

Metabolismus

Nitrospira moscoviensis je fakultativní lithoautotroph běžně označované jako a chemolithoautotroph.[2] v aerobní prostředí, N. moscoviensis získává energii oxidující dusitany na dusičnany.[5] Bez prvku molybden „systém oxidující dusitany nebude fungovat.[5] Když N. moscoviensis je v prostředí bez dusitanů, může používat aerobní oxidaci vodíku.[3] Když N. moscoviensis snižuje dusitany pomocí vodíku, protože je blokován růst donoru elektronů.[3] Klíčový rozdíl v N. moscoviensis “ systém oxidující dusitany je umístění; na rozdíl od většiny systémů oxidujících dusičnany se nenachází v cytoplazmatická membrána.[5] Kirstein a Bock (1993) naznačili, že umístění systému oxidujícího dusitany přímo odpovídá N. moscoviensis mít zvětšené periplazmatický prostor.[6] Oxidací dusičnanů mimo cytoplazmatickou membránu není pro systém dusičnan permeátu potřebný protonový gradient.[5] Exocytoplazmatická oxidace dusitanů také zabraňuje hromadění toxických dusitanů v cytoplazmě.[5] Další důležitá metabolická schopnost pro N. moscoviensis je jeho schopnost štěpení močovina na amoniak a CO2.[3] Schopnost používat močovinu pochází přímo z přítomnosti genů kódujících ureázu, což je zajímavé, protože většina bakterií oxidujících dusitany není schopna používat amoniak jako zdroj energie.[3] Ureáza kódující geny fungují katalyzováním hydrolýzy močoviny za vzniku amoniaku a karbamát.[3]

Ekologie

Nitrospira moscoviensis roste při teplotách od 33 do 40 ° C a pH 7,6-8,0 s optimální koncentrací dusitanů 0,35 nM.[2] Nitrospira moscoviensis hraje klíčovou roli ve dvou krocích Cyklus dusíku proces.[3] První krok Nitrifikace vyžaduje bakterii oxidující amoniak (AOB) nebo aronia oxidující amoniak (AOA) následovanou bakterií oxidující dusitany (NOB).[3] Unikátní schopnost N. moscoviensis štěpit močovina do amoniak a oxid uhličitý umožňuje a symbiotický vztah s mikroorganismy oxidujícími amoniak (AOM), které postrádají tuto schopnost produkce ureázy známé také jako negativní AOM.[3] Korelace v preferencích prostředí mezi Nitrospira druhy s nxrB gen kódující β-podjednotku druhů nitro-oxidoreduktázy a AOM s amoA gen dále potvrdil tento vztah.[7] N. moscoviensis poskytuje čpavek prostřednictvím hydrolýza močoviny těmto mikroorganismům oxidujícím amoniak, které zase produkují dusitany, primární zdroj energie N. moscoviensis.[3] Vztah mezi ureolytickými bakteriemi oxidujícími dusitany a negativní AOM se nazývá vzájemné krmení.[3] Tak daleko, Nitrospira druhy byly v přírodním prostředí uznány jako primární prostředek oxidace dusitanů včetně půd, aktivovaný kal oceán a sladká voda, horké prameny, a úpravny vody.[8]

Genomika

Po jeho izolaci N. moscoviensisGenom byl sekvenován Dr. Ehrichem a kol.[2] Jeho 4,59 Mb genom má obsah GC 56,9 +/- 0,4 mol% s předpokládanými 4 863 kódovací sekvence.[2][3] N. moscoviensisBylo zjištěno, že sekvence genu 16S rRNA jsou podobné 88,9% N. marinaJe.[2] Přes jeho relativně nízkou podobnost s N. marina, N. moscoviensis byl zařazen do Nitrospirae kmen primárně kvůli sdíleným morfologickým rysům včetně přítomnosti zvětšeného periplazmatický prostor.[2]

N. moscoviensisPlně sekvenovaný genom poskytl užitečné informace fylogenetické postřehy mimo rozsah 16S rRNA sekvenčních studií.[7] Objev genu kódujícího β-podjednotku nitritůoxidoreduktáza, nxrB, z N. moscoviensis jako funkční genetický marker Nitrospira, nejen potvrdil předchozí fylogenetické klasifikace 16S rRNA v kmeni, ale odhalil nové chápání NitrospiraJe bohatství v pozemské prostředí.[7] Kmen se rozšířil ze dvou bakterií, N. marina a N. moscoviensis, na 6-rozvětvené rody složené z charakteristicky rozmanité skupiny bakterií oxidujících dusitany s N. moscoviensis umístěný v linii II.[8]

Biotechnologie

Cytoplazma Nitrospira moscoviensis obsahuje polyhydroxybutyrát (PHB) granule.[2]

Reference

  1. ^ Garrity, George; Castenholz, Richard W .; Boone, David R., eds. (2001). Bergeyho příručka systematické bakteriologie (2. vyd.). New York, NY: New York, NY. str.451–453. ISBN  978-0-387-21609-6.
  2. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó p q Ehrich, S; Behrens, D; Ludwig, W; Bock, E (1995). „Nová obligátně chemolithoautotrofní bakterie oxidující dusitany, nitrospira moscoviensis sp. Nov. A její fylogenetický vztah“. Arch Microbiol. 164 (1): 16–23. doi:10.1007 / BF02568729. PMID  7646315. S2CID  2702110.
  3. ^ A b C d E F G h i j k l Koch, H .; Luecker, S .; Albertsen, M .; Kitzinger, K .; Herbold, K .; Spieck, E .; Daims, H. (2015). „Rozšířená metabolická všestrannost všudypřítomných bakterií oxidujících dusitany z rodu nitrospira“. Sborník Národní akademie věd, USA. 112 (36): 11371–11376. doi:10.1073 / pnas.1506533112. PMC  4568715. PMID  26305944.
  4. ^ A b Watson, S.W .; Bock, E .; Valois, F.W .; Waterbury, J. B.; Schlosser, U (1986). „Nitrospira marina gen. Nov. Sp. Nov .: chemolitotrofická bakterie oxidující dusitany“. Arch Microbiol. 144 (1): 1–7. doi:10.1007 / BF00454947. S2CID  29796511.
  5. ^ A b C d E F Spieck, E .; Ehrich, S; Aamand, J; Bock, E. (1998). „Izolace a imunocytochemické umístění systému oxidujícího dusitany v nitrospira moscoviensis“. Arch Microbiol. 169 (3): 225–230. doi:10,1007 / s002030050565. PMID  9477257. S2CID  21868756.
  6. ^ Kirstein, K; Bock, E (1993). „Úzký genetický vztah mezi nitrit oxidoreduktázou Nitrobacter hamburgensis a nitrátreduktázami Escherichia coli“. Arch Microbiol. 160 (6): 447–453. doi:10.1007 / BF00245305. PMID  8297210. S2CID  22834340.
  7. ^ A b C Pester, Michael; Maixner, Frank; Berry, David; Rattei, Thomas; Koch, Hanna; Lücker, Sebastian; Nowka, Boris; Richter, Andreas; Spieck, Eva (01.10.2014). „NxrB kódující beta podjednotku nitritoxidoreduktázy jako funkční a fylogenetický marker pro nitritoxidující nitrospiru“. Mikrobiologie prostředí. 16 (10): 3055–3071. doi:10.1111/1462-2920.12300. ISSN  1462-2920. PMID  24118804.
  8. ^ A b Nowka, Boris; Vypnuto, Sandra; Daims, Holger; Spieck, Eva (01.03.2015). „Vylepšené izolační strategie umožnily fenotypovou diferenciaci dvou kmenů Nitrospira z rozšířených fylogenetických linií“. Ekologie mikrobiologie FEMS. 91 (3): fiu031. doi:10.1093 / femsec / fiu031. ISSN  1574-6941. PMID  25764560.

Další čtení

externí odkazy