Ақпарат

8.14E: Психрофильді Crenarchaeota - Биология


Кренархеоттардың психофилдері - суық температурада өсіп-өнуге қабілетті экстремофильді организмдер.

үйрену мақсаттары

  • Психрофильді кренархеоттармен байланысты ерекше белгілерді талқылаңыз

Негізгі нүктелер

  • Психрофилдер липидті жасуша мембраналары қатты суықтан туындаған қатаюға химиялық төзімді және көбінесе олардың ішкі кеңістігін сұйық күйде ұстау және ДНҚ-сын судың қату нүктесінен төмен температурада сақтау үшін ақуыз «антифриздерін» жасайды.
  • Кренархеялар өте көп және көміртекті бекітуге негізгі үлес қосушылардың бірі болып саналады.
  • Кренархеот мұхитта көптеп кездеседі және кейбір түрлердің аммиакты тотықтырғыш бактерияларға қарағанда аммиакқа жақындығы 200 есе жоғары, бұл зерттеушілердің мұхиттағы нитрификацияға негізінен аммиакты тотықтырғыш бактериялар жауапты деген бұрынғы сенімге қарсы шығуына әкелді.

Негізгі шарттар

  • crenarchaeota: Нитрификацияға жауап беретін теңіз орталарында жақында болатыны анықталған аркалар.
  • психофил: қалыптыдан әлдеқайда төмен температурада өмір сүріп, дами алатын организм; экстремофильдің бір түрі.

Психрофилдер немесе криофильдер (адж. криофильді) -15°С пен +10°С аралығындағы суық температурада өсу және көбеюге қабілетті экстремофильді организмдер. Теңіз мұзымен қоршалған өте тұзды судың (тұзды) қалталарында -15°С төмен температуралар кездеседі. Оларды әдеттен тыс ыстық температурада өсетін термофилдермен салыстыруға болады. Олар мекендейтін орталар жер бетінде барлық жерде кездеседі, өйткені планетамыздың үлкен бөлігі 15 ° C-тан төмен температураны бастан кешіреді. Олар альпі және арктикалық топырақтарда, биік ендік пен терең мұхит суларында, полярлық мұзда, мұздықтарда, қарлы алқаптарда кездеседі. Психрофильдердің көпшілігі бактериялар немесе археялар болып табылады, ал психрофиль осы кең топтардағы кең әр түрлі микробтық тектерде болады. Психрофилдер қатты суықтан туындаған қатаюға химиялық төзімді липидті жасуша мембраналарымен сипатталады және көбінесе судың қату температурасынан төмен температурада ішкі кеңістікті сұйық ұстау және ДНҚ-ны қорғау үшін ақуыз «антифриздерін» жасайды.

Crenarchaeota (грекше «көктемгі ескі сапа») (сонымен қатар Crenarchaea немесе эоцит ретінде белгілі) Архей патшалығының филумы немесе өз патшалығы ретінде жіктелген архейлер. Бастапқыда Crenarchaeota күкіртке тәуелді экстремофильдер деп есептелді, бірақ соңғы зерттеулер Кренархеотаға тән экологиялық рРНҚ-ны анықтады, бұл организм теңіз ортасында ең көп таралған археа болуы мүмкін. Бастапқыда олар басқа археалардан рРНҚ тізбегі негізінде бөлінген. Дегенмен, гистондардың болмауы сияқты басқа физиологиялық ерекшеліктер бұл бөлуді қолдады, дегенмен кейбір кренархеяларда гистондар бар екені анықталды. Соңғы уақытқа дейін барлық өсірілген кренархеялар термофильді немесе гипертермофильді организмдер болды, олардың кейбіреулері 113 ° C дейін өсу қабілетіне ие. Бұл организмдер грам теріс боялады және таяқша, кокк, жіп тәрізді және біртүрлі пішінді жасушалары бар морфологиялық әртүрлі. 1992 жылдан бастап бұл бактерияларды психрофильдер немесе криофильдер жасайтын теңіз орталарында Кренархеяға жататын гендердің реттілігі туралы мәліметтер жарияланды. Содан бері ашық мұхиттан алынған Кренархея қабықшаларының мол липидтерін талдау осы «төмен температурадағы Кренархеалардың» концентрациясын анықтау үшін пайдаланылды. Олардың қолтаңба липидтерінің осы өлшемдеріне сүйене отырып, Crenarchaea өте көп және көміртекті бекітуге негізгі үлес қосушылардың бірі болып саналады. Кренархеядан алынған ДНҚ тізбегі топырақ пен тұщы су орталарында да табылды, бұл бұл филумның көптеген орталарда бар екенін көрсетеді.

Нитрификация, жоғарыда айтылғандай, ресми түрде екі сатылы процесс; бірінші сатыда аммиак нитритке дейін тотығады, ал екінші сатыда нитрит нитратқа дейін тотығады. Теңіз ортасындағы әрбір қадамға әртүрлі микробтар жауапты. Теңіз ортасында аммиакты тотықтырғыш бактериялардың (AOB) бірнеше топтары белгілі, соның ішінде Nitrosomonas, Nitrospira және Nitrosococcus. Олардың барлығында аммиак монооксигеназасының (AMO) функционалды гені бар, оның аты айтып тұрғандай, аммиактың тотығуына жауапты. Жақында жүргізілген метагеномикалық зерттеулер кейбір кренархеоттардың AMO бар екенін анықтады. Кренархеот мұхитта өте көп және кейбір түрлердің аммиакқа AOB қарағанда 200 есе жоғары жақындығы бар, бұл зерттеушілерді AOB негізінен мұхиттағы нитрификацияға жауапты деген бұрынғы сенімге қарсы шығуға әкелді.


Психрофилдер

Ричард Ю. Морита, Крейг Л. Мойер, Биоәртүрлілік энциклопедиясында (Екінші басылым), 2001 ж.

Психрофилдердің биоәртүрлілігі

Таксономиялық сипатталған психофилдердің алғашқы белгілі түрлері болып табылады Вибрио (Морителла ген. қараша) маринус MP-1 және Вибрио (Колвелия ген. қараша) психоэритр, екеуі де 1964 жылы оқшауланған. Әртүрлі суық ортадағы психрофильдер арасындағы биоәртүрлілік әлі де жан-жақты зерттелмеген. Соған қарамастан, тектер ішіндегі әртүрлі түрлер Achromobacteria, штамдарының, Altermonas, Aquaspirillum, Arthrobacter, Bacillus, Bacteroides, Brevibacterium, Clostridium, Colwellia, Cytophaga, Flavobacterium, Gelidibacter, Methanococcoides, Methanogenium, Methanosarcina, Microbacterium, Micrococcus, Moritella, Octadecabacter, Phormidium, Photobacterium, Polaribacter, Polaromonas, Pseudomonas, Психросерпендер, Шеванелла, және Вибрио психофилді екені анықталды. Тіпті психрофильді метанотроф (ұқсас Метилококк) тундрадан оқшауланған. Екі домен де Бактериялар және Архей тізімделген әртүрлі тектерде ұсынылған. Бүгінгі күнге дейін тек қана тұқым Морителла тек психрофильдерден құралған сияқты. Дегенмен, хабарланған психофилдердің көптеген түрлері осы мақалада келтірілген анықтамаға сәйкес келмейтінін атап өткен жөн. Осы жағдайға байланысты көптеген психрофильдердің кардиналды температурасын анықтау қажет.

Бөлімшеге өсірілген барлық психрофильді және барофильді бактериялар жатады γ- протеобактериялар: Шеванелла, фотобактерия, колвелия, морителла, және CNPT3 штаммынан тұратын жаңа топ белгілеу және Alteromonas haloplanktis. Көрсеткіш біріктірілген барофильді және психрофильді фенотиптің әртүрлі кезеңдерінде тәуелсіз дамыған. γ-протеобактериялар тұқымдасы (DeLong т.б., 1997 ).

Бірнеше психрофильді, газды вакуолатты бактериялар теңіз мұзынан және Антарктика мен Арктикадан судан оқшауланған. Оларға тиесілі өкілдер кіреді α-, β-, және γ-протеобактерия бөлімшелері, сондай-ақ Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides филогенетикалық тобы ( Госинк т.б., 1998). Бұл нәтижелер бактериялар доменінде психрофильге қабілетті фиолгенетикалық әртүрліліктің кең ауқымын көрсетеді.

Таңғажайып, полярлық және қоңыржай жағалау суларынан теңіз пикопланктондарының (орташа диаметрі 0,2–2,0 мкм планктоникалық организмдер) 30% -ы да Архей (яғни, археопланктон) болып табылады және олардың көпшілігі Кренархеоталармен байланысты. Дүниежүзілік мұхиттардағы космополиттік таралуына қарамастан, бұл археопланктондардың физиологиялық қасиеттері туралы аз мәлімет бар, тек олардың теңіз губкасының симбионты негізінде психофилді болуы мүмкін деген болжамды қоспағанда Синархей симбиозы (Престон т.б., 1996). Дегенмен, ұқсас архейлік филотиптер терең теңіздегі гидротермальды желдеткіш жүйесінде орналасқан (Мойер). т.б., 1998 ) қоршаған орта температурасы 15–30 °C суларда. Көптеген гипертермофилдер архейдің мүшелері болып табылады, олар H2 энергия көзі ретінде және жақында Metanogenium frigidum, психрофильді, сәл галофильді, H2-метаногенді қолдану арқылы Антарктидадағы Эйс көлінің көпжылдық салқын, аноксик гиполимионынан оқшауланған (Францманн) т.б., 1997). Бұл гипертермофилдерге де, психофилдерге де әсер ететін эволюциялық процестердің көрсеткіші болуы мүмкін деп айту әлі ерте болса да, бұл Archaea доменінің мүшелері де психофилдік өмір салтына қабілетті екенін және қосымша зерттеулер қажет екенін көрсетеді. Негізгі тосқауыл психрофильдердің оқшауланбауы болып табылады, себебі бұл термиялық топқа қызығушылық көп жылдар бойы болмаған. Антарктикадағы еріген судан оқшауланатын психрофильді бактериялар да сілтілер болып табылады. Антарктикадағы әрбір су айдынының өз катиондары мен аниондары бар және судың қатуына байланысты тұздылық өте жоғары болуы мүмкін.

Микробтар оқшауланған кез келген суық ортада изоляттардың көпшілігі психротрофтар болып табылады. Барлығы тең болғанда, психрофильдер төмен температурада психротрофтардан асып түседі.


Келесі тақырыптардағы экстремофильдің мысалдары:

Thermoplasmatales, Thermocaccales және Methanopyrus

  • Euryarchaeota филумында көптеген кластар бар, олардың көпшілігі экстремофильдер.
  • Euryarchaeota филумында көптеген кластар бар, олардың көпшілігі экстремофильдер, басқа организмдердің көпшілігі үшін өмір сүруге жарамсыз экстремалды жағдайларда өмір сүру.
  • Термофил - бұл экстремофиль ол 45 пен 122 °C аралығындағы салыстырмалы түрде жоғары температурада өседі.

Экстремофильдер және биофильмдер

  • Басқа бактериялар мен архейлер экстремалды жағдайларда өсуге бейімделген және деп аталады экстремофильдер, «шектен шыққандарды жақсы көретіндер» дегенді білдіреді.
  • Өйткені оларда экстремалды жағдайларда өмір сүруге мүмкіндік беретін арнайы бейімделулер бар экстремофильдер қалыпты ортада өмір сүре алмайды.
  • Көптеген әртүрлі топтар бар экстремофильдер.
  • Басқа экстремофильдер, радиотөзімді организмдер сияқты, экстремалды ортаны (бұл жағдайда радиация деңгейі жоғары) жақсы көрмейді, бірақ онда өмір сүруге бейімделген.
  • Айырмашылық белгілерін талқылаңыз экстремофильдер және биофильмдер шығаратын орталар

Психрофильді Crenarchaeota

  • Кренархеоттардың психофилдері экстремофильді суық температурада өсіп-өнуге қабілетті организмдер.
  • Психрофилдер немесе криофильдер (адж. криофильді) болып табылады экстремофильді -15°С-тан +10°С-қа дейінгі салқын температурада өсу және көбеюге қабілетті организмдер.
  • Бастапқыда Crenarchaeota күкіртке тәуелді деп есептелді экстремофильдер бірақ жақында жүргізілген зерттеулер Crenarchaeota экологиялық рРНҚ-ның тәнін анықтады, бұл организм теңіз ортасындағы ең көп архей болуы мүмкін.

Өндірістік микроорганизмдер

  • Ең дұшпандық және төтенше жағдайларда өмір сүретіндер деп аталады экстремофиль архей.
  • Архейлердің әртүрлі түрлерін оқшаулау және сәйкестендіру, әсіресе экстремофиль архейлер олардың метаболикалық процестерін талдауға мүмкіндік берді, содан кейін олар манипуляцияланып, өнеркәсіптік мақсаттарда қолданылды.
  • Экстремофиль архей түрлері экстремалды климатта, соның ішінде өте жоғары немесе төмен температурада, өте қышқылдық немесе негіздік ерітінділерде немесе басқа зиянды факторларға, соның ішінде радиацияға ұшыраған кезде өмір сүруге мүмкіндік беретін ферменттер мен молекулалардың арқасында ерекше қызығушылық тудырады.

Өте галофильді архей

  • Галофильдер экстремофильдер тұздың өте жоғары концентрациясы бар ортада дамиды.
  • Галофильдер экстремофильдер тұздың өте жоғары концентрациясы бар ортада дамиды.

Медицина мен экологияға арналған генетикалық емес категориялар

  • Ан экстремофиль физикалық немесе геохимиялық экстремалды жағдайларда дамитын, Жердегі тіршіліктің көпшілігіне зиян келтіретін организм.
  • Ең танымал экстремофильдер микробтар болып табылады.
  • Көптеген әртүрлі сыныптар бар экстремофильдер, олардың әрқайсысы қоршаған ортаның мезофильді жағдайлардан айырмашылығына сәйкес келеді.
  • Көптеген экстремофильдер бірнеше санатқа жатады және полиэкстремофильдер деп аталады.
  • түрлерінің кейбір мысалдары экстремофильдер:

Олиготрофтар

Микробтар және жердегі тіршіліктің пайда болуы

Мұхит қабаты

  • Мұхит түбі экстремофиль хемосинтетикалық микробтар осы ортадағы басқа организмдерге энергия мен көміртек береді.

Өсу қарқыны және температура

  • Экстремалды ортаны жақсы көретін организмдер деп аталады экстремофильдер: суық ортаны ұнататындар психрофильді деп аталады, жылырақ температураны ұнататындар термофильді немесе термотрофтылар деп аталады, ал өте ыстық ортада өсетіндер гипертермофильді деп аталады.
  • Бұл түрлі-түсті микроорганизмдер деп аталады экстремофильдер— бұл әсіресе термофилдер.
Тақырыптар
  • Бухгалтерлік есеп
  • Алгебра
  • Өнер тарихы
  • Биология
  • Бизнес
  • Есептеу
  • Химия
  • Коммуникациялар
  • Экономика
  • Қаржы
  • Басқару
  • Маркетинг
  • Микробиология
  • Физика
  • Физиология
  • Саясаттану
  • Психология
  • Әлеуметтану
  • Статистика
  • АҚШ тарихы
  • Дүниежүзілік тарих
  • Жазу

Белгіленген жағдайларды қоспағанда, осы сайттағы мазмұн мен пайдаланушы үлестері CC BY-SA 4.0 бойынша лицензияланған, атрибуты қажет.


Психрофильді Crenarchaeota

Кренархеоттардың психофилдері - суық температурада өсуге және көбеюге қабілетті экстремофильді организмдер.

Оқу мақсаты

Психрофильді кренархеоттармен байланысты ерекше белгілерді талқылаңыз

Негізгі нүктелер

      липидті жасушалардың жарғақшалары қатты суықтан туындаған қатаюға химиялық төзімді және көбінесе судың қату температурасынан төмен температурада ішкі кеңістікті сұйық және ДНҚ-ны сақтау үшін ақуыз «антифриздерін» жасайды.
    • Кренархеялар өте көп және көміртекті бекітуге негізгі үлес қосушылардың бірі болып саналады.
    • Кренархеот мұхитта өте көп және кейбір түрлердің аммиакты тотықтырғыш бактерияларға қарағанда аммиакқа жақындығы 200 есе жоғары, бұл зерттеушілердің мұхиттағы нитрификацияға негізінен аммиакты тотықтырғыш бактериялар жауапты деген бұрынғы сенімге қарсы шығуына әкелді.

    Шарттар

    Жақында анықталған архейлер нитрификацияға жауапты теңіз орталарында кездеседі.

    Қалыпты жағдайдан әлдеқайда төмен температурада өмір сүріп, өсіп-өркендей алатын организм экстремофильді түр.

    Толық мәтін

    Психрофилдер немесе криофильдер (адж. криофильді) -15°С пен +10°С аралығындағы суық температурада өсу және көбеюге қабілетті экстремофильді организмдер. Теңіз мұзымен қоршалған өте тұзды судың (тұзды) қалталарында -15°C төмен температуралар кездеседі. Оларды әдеттен тыс ыстық температурада өсетін термофилдермен салыстыруға болады. Олар мекендейтін орталар жер бетінде барлық жерде кездеседі, өйткені планетамыздың үлкен бөлігі 15 ° C-тан төмен температураны бастан кешіреді. Олар альпі және арктикалық топырақтарда, биік ендік пен терең мұхит суларында, полярлық мұзда, мұздықтарда, қарлы алқаптарда кездеседі. Психрофильдердің көпшілігі бактериялар немесе археялар болып табылады, ал психрофиль осы кең топтардағы кең әр түрлі микробтық тектерде болады. Психрофилдер қатты суықтан туындаған қатаюға химиялық төзімді липидті жасуша мембраналарымен сипатталады және көбінесе олардың ішкі кеңістігін сұйық күйде ұстау және судың қату нүктесінен төмен температурада ДНҚ-сын қорғау үшін ақуыз «антифриздерін» жасайды.

    Crenarchaeota (грекше «көктемдегі ескі сапа») (сонымен қатар Crenarchaea немесе эоцит ретінде белгілі) Архей патшалығының филумы немесе өз патшалығы ретінде жіктелген архейлер. Бастапқыда Crenarchaeota күкіртке тәуелді экстремофильдер деп есептелді, бірақ соңғы зерттеулер Кренархеотаға тән экологиялық рРНҚ-ны анықтады, бұл организм теңіз ортасында ең көп таралған археа болуы мүмкін. Бастапқыда олар басқа архейлерден рРНҚ тізбегі негізінде бөлінген. Дегенмен, гистондардың болмауы сияқты басқа физиологиялық ерекшеліктер бұл бөлінуді қолдады, дегенмен кейбір кренархеяларда гистондар бар екені анықталды. Соңғы уақытқа дейін барлық өсірілген кренархеялар термофильді немесе гипертермофильді организмдер болды, олардың кейбіреулері 113 ° C-қа дейін өсу қабілетіне ие. Бұл организмдер грам теріс боялады және таяқша, кокк, жіп тәрізді және біртүрлі пішінді жасушалары бар морфологиялық әртүрлі. 1992 жылдан бастап бұл бактерияларды психрофильдер немесе криофильдер жасайтын теңіз орталарында Кренархеяға жататын гендердің реттілігі туралы мәліметтер жарияланды. Содан бері ашық мұхиттан алынған Кренархея мембранасынан мол липидтердің талдауы осы «төмен температурадағы Кренархеялардың» концентрациясын анықтау үшін пайдаланылды. Өздерінің липидтерінің осы өлшемдеріне сүйене отырып, Crenarchaea өте көп және көміртекті бекітуге негізгі үлес қосушылардың бірі болып саналады. Кренархеядан алынған ДНҚ тізбегі топырақ пен тұщы су орталарында да табылды, бұл бұл филумның көптеген орталарда бар екенін көрсетеді.

    Нитрификация, жоғарыда айтылғандай, формальды түрде екі сатылы процесс болып табылады, бірінші қадамда аммиак нитритке дейін тотығады, ал екінші сатыда нитрит нитратқа дейін тотығады. Теңіз ортасындағы әрбір қадамға әртүрлі микробтар жауапты. Теңіз ортасында аммиакты тотықтырғыш бактериялардың (AOB) бірнеше топтары белгілі, соның ішінде Nitrosomonas, Nitrospira және Nitrosococcus. Олардың барлығында аммиак монооксигеназасының (AMO) функционалды гені бар, оның аты айтып тұрғандай, аммиактың тотығуына жауапты. Жақында жүргізілген метагеномикалық зерттеулер кейбір Кренархеоттардың AMO бар екенін анықтады. Кренархеот мұхитта өте көп және кейбір түрлердің аммиакқа AOB қарағанда 200 есе жоғары жақындығы бар, бұл зерттеушілерді AOB негізінен мұхиттағы нитрификацияға жауапты деген бұрынғы сенімге қарсы шығуға әкелді.


    Анықтамалар

    Pace, N. R. Микробтардың әртүрлілігі мен биосфераның молекулалық көрінісі. Ғылым 276, 734–740 (1997).

    Woese, C. R. & Fox, G. E. Прокариоттық доменнің филогенетикалық құрылымы: бастапқы патшалықтар. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 74, 5088–5090 (1977).

    Фокс, G. E. және т.б. Прокариоттардың филогенезі. Ғылым 209, 457–463 (1980).

    Woese, C. R. Бактериялық эволюция. Микробиол. Аян. 51, 221–271 (1987).

    Уау, C. R. in Архей: эволюция, физиология және молекулалық биология (ред. Гарретт, Р.А. және Кленк, Х.P.) 1–15 (Blackwell Publishing, Оксфорд, 2006). Архейдің ашылуына әкелген барлық қадамдарды алғаш рет баяндайтын мәнерлі тарихи шолу. Архей физиологиясы мен молекулалық биологияның әртүрлі аспектілерін қамтитын және архей мен эукариоттардың ұқсастығына назар аударатын қызықты кітаптың кіріспесін қалыптастырады.

    Woese, C. R., Kandler, O. & Wheelis, M. L. Ағзалардың табиғи жүйесіне қарай: Архей, Бактериялар және Эукария домендері үшін ұсыныс. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 87, 4576–4579 (1990).

    Woese, C. R., Gupta, R., Hahn, C. M., Zillig, W. & Tu, J. Үш күкіртке тәуелді архебактериялардың филогенетикалық байланыстары. Жүйе. Қолданба. Микробиол. 5, 97–105 (1984).

    Prangishvilli, D., Zillig, W., Gierl, A., Biesert, L. & Holz, I. Термоацидофильді архебактериялардың ДНҚ-тәуелді РНҚ полимеразасы. Еуро. J. Биохим. 122, 471–477 (1982).

    Макарова, K. S. & Koonin, E. V. Архейлердің салыстырмалы геномикасы: біз алты жылда қанша нәрсені білдік және одан кейін не болады? Геном Биол. 4, 115 (2003).

    Brochier, C., Forterre, P. & Gribaldo, S. Архейдің қалыптасып келе жатқан филогенетикалық өзегі: транскрипция және трансляция механизмдерінің филогендері жаңа геномдық тізбектерді қосқаннан кейін біріктіріледі. BMC Evol. Биол. 5, 36 (2005). Түрлердің филогенезін реконструкциялау Архейде орындалатын міндет екенін дәлелдейтін әртүрлі жасушалық жүйелерде тік тұқым қуалайтын гендердің сақталған өзегі ашылды.

    Gribaldo, S. & Brochier-Armanet, C. Архейдің пайда болуы және эволюциясы: өнердің жағдайы. Фил. Транс. R. Soc. Лонд. Б 361, 1007–1022 (2006).

    Даубин, В., Гоуи, М. және Перриер, Г. Бактериялық филогенезге филогеномиялық көзқарас: ортақ тарихты бөлісетін гендердің өзегінің дәлелі. Genome Res. 12, 1080–1090 (2002).

    Wolf, Y. I., Rogozin, I. B., Grishin, N. V., Tatusov, R. L. & Koonin, E. V. Бес түрлі тәсілдерді қолданып салынған геномдық ағаштар жаңа негізгі бактериялық топтамаларды ұсынады. BMC Evol. Биол. 1, 8 (2001).

    Forterre, P., Gribaldo, S. & Brochier-Armanet, C. in Архей: эволюция, физиология және молекулалық биология (ред. Гаррет, Р.А. және Кленк, Х.П.) 17–29 (Блэквелл баспасы, Оксфорд, 2006).

    Бернандер, R. Архейдегі хромосомалардың репликациясы, нуклеоидтардың бөлінуі және жасушалардың бөлінуі. Трендтер Microbiol. 8, 278–283 (2000).

    Myllykallio, H. et al. Гипертермофильді археондағы эукариот тәрізді механизммен репликацияның бактериялық режимі. Ғылым 288, 2212–2215 (2000).

    Макарова, K. S. & Koonin, E. V. Архейдің эволюциялық және функционалды геномикасы. Curr. Пікір. Микробиол. 8, 586–594 (2005).

    Кленк, Х.П Архей: эволюция, физиология және молекулалық биология (ред. Гаррити, Г. М. және Кленк, Х. П.) 75–95 (Блэквелл баспасы, Оксфорд, 2006).

    Uemori, T., Sato, Y., Kato, I., Doi, H. & Ishino, Y. Гипертермофильді археондағы жаңа ДНҚ полимеразасы, Pyrococcus furiosus: гендерді клондау, экспрессиялау және сипаттау. Гендік жасушалар 2, 499–512 (1997).

    Марголин, В., Ван, Р. және Кумар, М. Оқшаулау ftsZ архебактериялардан гомолог Halobacterium salinarium: FtsZ және тубулин эволюциясының салдары. J. Бактериол. 178, 1320–1327 (1996).

    Аллерс, T. & Mevarech, M. Архейлік генетика — үшінші жол. Табиғат рев. Генет. 6, 58–73 (2005).

    Олсен, Г.Дж., Лейн, Дж., Джованнони, С.Дж., Пэйс, Н.Р. & Стал, Д.А. Микробтық экология және эволюция: рибосомалық РНҚ тәсілі. Анну. Аян микробиол. 40, 337–365 (1986).

    ДеЛонг, E. F. Архей жағалауындағы теңіз орталарында. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 89, 5685–5689 (1992).

    Фюрман, Дж.А., МакКаллум, К. және Дэвис, А.А. Теңіз планктондарының жаңа негізгі архебактериялық тобы. Табиғат 356, 148–149 (1992).

    Schleper, C., Jurgens, G. & Jonuscheit, M. Өңделмеген архейлердің геномдық зерттеулері. Табиғат рев. Микробиол. 3, 479–488 (2005). Архейдің әртүрлілігін және олардың биологиясы мен физиологиясы туралы түсінік алу үшін метагеномдық тәсілдерді қолданудың маңыздылығын көрсететін қызықты шолу.

    Шлепер, C. в Архей: эволюция, физиология және молекулалық биология (ред. Гаррет, Р.А. және Кленк, Х.П.) 39–50 (Блэквелл баспасы, Оксфорд, 2006).

    Престон, C. M., Wu, K. Y., Molinski, T. F. & DeLong, E. F. Психрофильді кренархеон теңіз губкасын мекендейді: Синархей симбиозы ген. қараша, сп. қараша Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 93, 6241–6246 (1996).

    Шлепер, С., Свонсон, Р.В., Матур, Э.Дж. және ДеЛонг, Э.Ф. Өсірілмеген психрофильді археоннан ДНҚ полимеразасының сипаттамасы Синархей симбиозы. J. Бактериол. 179, 7803–7811 (1997).

    Гарретт, Р.А. және Кленк, Х.П. (ред.) Архей: эволюция, физиология және молекулалық биология (Blackwell Publishing, Оксфорд, 2006).

    Barns, S. M., Delwiche, C. F., Palmer, J. D. & Pace, N. R. Қоршаған ортаның рРНҚ тізбегінен архейлердің әртүрлілігі, термофильді және монофилиялық көзқарастары. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 93, 9188–9193 (1996).

    Hershberger, K. L., Barns, S. M., Reysenbach, A. L., Dowson, S. C. & Pace, N. R. Crenarchaeota кең әртүрлілігі. Табиғат 384, 420 (1996).

    Лопес-Гарсиа, П., Брочье, С., Морейра, Д. және Родригес-Валера, Ф. Өсірілмеген мезопелагиялық кренархеоттың геномдық фрагментінің салыстырмалы талдауы гендердің көптеген көлденең трансферттерін анықтайды. Қоршаған орта. Микробиол. 6, 19–34 (2004).

    Робертсон, C. E., Харрис, Дж. К., Спир, Дж. Р. & Пэйс, Н. Р. Филогенетикалық әртүрлілік және экологиялық архейдің экологиясы. Curr. Пікір. Микробиол. 8, 638–642 (2005). SSU рРНҚ тізбегінің талдауына негізделген соңғы, толық археологиялық филогения. Көптеген реттіліктерді пайдаланғанына қарамастан, бұл маркер архейлік филогенияның ең терең түйіндерін шеше алмады.

    Кубонова, Л., Сандман, К., Халлам, С.Дж., Делонг, Э.Ф. және Рив, Дж.Н. Гистонс Кренархея. J. Бактериол. 187, 5482–5485 (2005).

    Ochsenreiter, T., Selezi, D., Quaiser, A., Bonch-Osmolovskaya, L. & Schleper, C. Crenarchaeota әртүрлілігі мен көптігі 16S РНҚ зерттеулері және нақты уақыттағы ПТР арқылы зерттелген жер үсті мекендеу орындарында. Қоршаған орта. Микробиол. 5, 787–797 (2003).

    Вучтер, C. және т.б. Мұхиттағы архейлік нитрификация. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 103, 12317–12322 (2006).

    Лейнингер, С. және т.б. Топырақтағы аммиакты тотықтыратын прокариоттардың ішінде архейлер басым. Табиғат 442, 806–809 (2006).

    Коннеке, М. және т.б. Автотрофты аммиакты тотықтырғыш теңіз археонының оқшаулануы. Табиғат 437, 543–546 (2005). Thaumarchaeota мүшесінің оқшаулануы туралы алғашқы есеп және оқшауланған археонның аммонийді тотықтыру қабілетінің алғашқы көрінісі.

    Нуноура, Т. және т.б. Геном фрагменттерін талдау арқылы анықталған алтын кенішіндегі өңделмеген термофильді кренархеоттардың генетикалық және функционалдық қасиеттері. Қоршаған орта. Микробиол. 7, 1967–1984 (2005).

    Woese, C. R., Achenbach, L., Rouviere, P. & Mandelco, L. Archaeal филогениясы: филогенетикалық позицияны қайта қарау Archaeoglobus fulgidus белгілі бір композициялық артефактілер аясында. Жүйе. Қолданба. Микробиол. 14, 364–371 (1991).

    Boussau, B. & Gouy, M. Эволюцияның қайтымсыз модельдерімен тиімді ықтималдық есептеулері. Жүйе. Биол. 55, 756–768 (2006).

    Халлам, S. J. және т.б. Өңделмеген теңіз кренархеотының геномдық талдауы Синархей симбиозы. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 103, 18296–18301 (2006).

    Matte-Tailliez, O., Brochier, C., Forterre, P. & Philippe, H. Рибосомалық ақуыздарға негізделген архейлік филогения. Мол. Биол. Эволюция. 19, 631–639 (2002).

    Waters, E. et al. геномы Nanoarchaeum equitans: ерте архейлік эволюция және алынған паразитизм туралы түсінік. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 100, 12984–12988 (2003).

    Слесарев, A. I. және т.б. Гипертермофилдің толық геномы Метанопирус кандлери AV19 және архейлік метаногендердің монофилиясы. Прок. Натл Акад. Ғылым. АҚШ 99, 4644–4649 (2002).

    Грибалдо, С. & Филипп, Х. Ежелгі филогенетикалық қатынастар. Теор. Халық. Биол. 61, 391–408 (2002).

    Huber, H. et al. Наноөлшемді гипертермофильді симбионтпен ұсынылған Архейдің жаңа филімі. Табиғат 417, 63–67 (2002).

    Brochier, C., Gribaldo, S., Zivanovic, Y., Confalonieri, F. & Forterre, P. Nanoarchaea: Thermococcales-ке жататын жаңа архейлер филумының немесе тез дамитын эвриархиялық тегінің өкілдері? Геном Биол. 6, R42 (2005).

    Бургграф, С., Стеттер, К.О., Рувиер, П. және Вуэ, К.Р. Метанопирус кандлери: барлық басқа белгілі метаногендерге қатысы жоқ архейлік метаноген. Жүйе. Қолданба. Микробиол. 14, 346–351 (1991).

    Brochier, C., Forterre, P. & Gribaldo, S. Транскрипция және трансляция механизмдерінің ақуыздарына негізделген археологиялық филогения: проблемамен күресу Метанопирус кандлери парадокс. Геном Биол. 5, R17 (2004).

    Bapteste, E., Brochier, C. & Boucher, Y. Архейдің жоғары деңгейлі жіктелуі: метаногенез және метаногендердің эволюциясы. Архей 1, 353–363 (2005).

    Felsenstein, J. Парсимония немесе үйлесімділік әдістері оңды жаңылыстыратын жағдайлар. Жүйе. Зоол. 27, 401–410 (1978).

    Татусов, Р.Л. және т.б. COG дерекқоры: толық геномдардан алынған ақуыздардың филогенетикалық жіктелуіндегі жаңа әзірлемелер. Нуклеин қышқылдары Res. 29, 22–28 (2001).

    Forterre, P., Gribaldo, S., Gadelle, D. & Serre, M. C. ДНҚ топоизомеразаларының шығу тегі мен эволюциясы. Биохимия 89, 427–446 (2007).

    Макарова, K. S., Wolf, Y. I., Sorokin, A. V. & Koonin, E. V. 41 архейлік геномға арналған ортоологиялық гендердің кластерлері және архейлердің эволюциялық геномикасына салдары. Биол. Тікелей 2, 33 (2007). Thaumarchaeota мен гипертермофильді кренархеота арасындағы маңызды айырмашылықтарды көрсететін Archaea үшін арнайы COG дерекқоры.

    Николь, Г.В. және Шлепер, С. Аммиакты тотықтырғыш Crenarchaeota: азот цикліндегі маңызды ойыншылар? Трендтер Microbiol. 14, 207–212 (2006). 37-анықтамамен бірге бұл шолу бұрын бактериялар жүзеге асырады деп болжанған азоттың жаһандық цикліндегі архейлердің күтпеген рөлін ашты.

    Forterre, P., Brochier, C. & Philippe, H. Evolution of Archaea. Теор. Халық. Биол. 6, 409–422 (2002).

    Эдгар, R. C. MUSCLE: уақыт пен кеңістіктің күрделілігі қысқартылған бірнеше ретті теңестіру әдісі. BMC биоинформатика 5, 113 (2004).

    Philippe, H. MUST, Sequences and Trees үшін басқару утилиталарының компьютерлік пакеті. Нуклеин қышқылдары Res. 21, 5264–5272 (1993).

    Altschul, S. F. & Koonin, E. V. PSI-BLAST көмегімен қайталанатын профильді іздеулер — ақуыз дерекқорларындағы ашу құралы. Трендтер биохимия. Ғылым. 23, 444–447 (1998).

    Guindon, S. & Gascuel, O. Үлкен филогенияларды максималды ықтималдықпен бағалауға арналған қарапайым, жылдам және дәл алгоритм. Жүйе. Биол. 52, 696–704 (2003).


    Психрофильді кренархеон теңіз губкасын мекендейді: Cenarchaeum symbiosum gen. қараша, сп. қараша

    Тіршіліктің үш негізгі аймағының бірі болып табылатын архей негізінен Эукария мен бактериялардың көпшілігі үшін қолайсыз төтенше ортада өмір сүретін микроорганизмдерден тұрады деп есептелді. Дегенмен, жергілікті микробтық жинақтардың молекулалық филогенетикалық зерттеулері Архейдің эволюциялық және физиологиялық әртүрлілігі бұрын болжанғаннан әлдеқайда көп екенін көрсете бастады. Біз мұнда қоңыржай су губкасының ұлпаларында мекендейтін теңіз археонының ашылуы мен алдын ала сипаттамасы туралы хабарлаймыз. Ассоциация спецификалық болды, бір губка иесінің түрін мекендейтін бір кренархеялық филотиппен. Біздің білуімізше, бұл серіктестік Crenarchaeota қатысатын бірінші сипатталған симбиозды білдіреді. Симбиотикалық археон 10 градус С температурада жақсы өседі, Crenarchaeota-ның кез келген мәдени түрлерінің өсу температурасының оңтайлы деңгейінен 60 градустан жоғары. Архейлер әдетте салыстырмалы түрде шектелген тауашаларды, негізінен жоғары температуралы анаэробты орталарды мекендейтін микроорганизмдер ретінде сипатталды. Керісінше, молекулярлық филогенетикалық зерттеулердің деректері, соның ішінде осы есепті, кейбір кренархеоттардың айтарлықтай әртараптанғанын және әртүрлі өмір салты мен мекендеу орындарында кездесетінін көрсетеді. Біз мұнда Cenarchaeum symbiosum тұқымының идентификациясы мен бастапқы сипаттамасын ұсынамыз. қараша, сп. қараша, әртүрлі теңіз және құрлық орталарын мекендейтін басқа термофильді емес кренархеоттармен тығыз байланысты симбиотикалық археон.


    Карнер М.Б., ДеЛонг ЭФ, Карл ДМ: Тынық мұхитының мезопелагиялық аймағындағы архейлік үстемдік. Табиғат. 2001, 409: 507-510. 10.1038/35054051.

    Forterre P, Brochier C, Philippe H: эволюциясы Архей. Теор Попул Биол. 2002, 6: 409-422. 10.1006/tpbi.2002.1592.

    Woese CR, Kandler O, Wheelis ML: Организмдердің табиғи жүйесіне қарай: Archaea, Bacteria және Eucaria домендері үшін ұсыныс. Proc Natl Acad Sci АҚШ. 1990, 87: 4576-4579.

    Barns SM, Delwiche CF, Palmer JD, Pace NR: қоршаған ортаның рРНҚ тізбегінен архейлік әртүрлілік, термофилия және монофилия туралы перспективалар. Proc Natl Acad Sci АҚШ. 1996, 93: 9188-9193. 10.1073/pnas.93.17.9188.

    Uemori T, Sato Y, Kato I, Doi H, Ishino Y: гипертермофильді археондағы жаңа ДНҚ полимераза, Pyrococcus furiosus : гендерді клондау, экспрессиялау және сипаттау. Гендік жасушалар. 1997, 2: 499-512. 10.1046/j.1365-2443.1997.1380336.x.

    Белл С.Д., Джексон С.П.: Архейдегі транскрипцияның механизмі және реттелуі. Curr Opin Microbiol. 2001, 4: 208-13. 10.1016/S1369-5274(00)00190-9.

    Myllykallio H, Lopez P, Lopez-Garcia P, Heilig R, Saurin W, Zivanovic Y, Philippe H, Forterre P: гипертермофильді археондағы эукариот тәрізді машиналармен репликацияның бактериялық режимі. Ғылым. 2000, 288: 2212-2215. 10.1126/ғылым.288.5474.2212.

    Matte-Tailliez O, Brochier C, Forterre P, Philippe H: Рибосомалық ақуыздарға негізделген архейлік филогения. Mol Biol Evol. 2002, 19: 631-639.

    Brochier C, Forterre P, Gribaldo S: Транскрипция және аударма механизмдерінің ақуыздарына негізделген археологиялық филогения: проблемамен күресу Метанопирус кандлери парадокс. Геном Биол. 2004, 5: R17-10.1186/gb-2004-5-3-r17.

    Huber H, Hohn MJ, Rachel R, Fuchs T, Wimmer VC, Stetter KO: наноөлшемді гипертермофильді симбионтпен ұсынылған архейдің жаңа филумы. Табиғат. 2002, 417: 63-67. 10.1038/417063a.

    Huber H, Hohn MJ, Stetter KO, Rachel R: The phylum Nanoarchaeota: қазіргі білім және өмірдің бірегей формасының болашақ перспективалары. Res Microbiol. 2003, 154: 165-171. 10.1016/S0923-2508(03)00035-4.

    Waters E, Hohn MJ, Ahel I, Graham DE, Adams MD, Barnstead M, Beeson KY, Bibbs L, Bolanos R, Keller M, et al: The геномы Nanoarchaeum equitans : ерте архейлік эволюция және алынған паразитизм туралы түсінік. Proc Natl Acad Sci АҚШ. 2003, 100: 12984-12988 жж. 10.1073/pnas.1735403100.

    Сильва ФДж, Латорре А, Моя А: геннің ыдырауының көптеген оқиғалары арқылы геном өлшемін азайту Бучнера APS. Трендтер Genet. 2001, 17: 615-618. 10.1016/S0168-9525(01)02483-0.

    Моран Н.А.: Облигатты бактериялық симбионттардағы гендердің жоғалу эволюциясын бақылау. Curr Opin Microbiol. 2003, 6: 512-518. 10.1016/j.mib.2003.08.001.

    Андерссон Джо, Андерссон С.Г.: Геномның деградациясы - бұл үздіксіз процесс Риккетсия. Mol Biol Evol. 1999, 16: 1178-1191 жж.

    Felsenstein J: Парсимония немесе үйлесімділік әдістері оңды жаңылыстыратын жағдайлар. Syst Zool. 1978, 27: 401-410.

    Hirt RP, Logsdon JM, Healy B, Dorey MW, Doolittle WF, Embley TM: Microsporidia саңырауқұлақтармен байланысты: РНҚ полимераза II және басқа ақуыздардың ең үлкен суббірлігінің дәлелі. Proc Natl Acad Sci АҚШ. 1999, 96: 580-585. 10.1073/pnas.96.2.580.

    Dacks JB, Marinets A, Ford Doolittle W, Cavalier-Smith T, Logsdon JM: Еркін өмір сүретін протистердің РНҚ полимераза II гендерін талдау: филогенез, ұзын тармақты тарту және эукариоттық үлкен жарылыс. Mol Biol Evol. 2002, 19: 830-840.

    Филипп Х, Лопес П, Бринкман Х, Будин К, Гермот А, Лоран Дж, Морейра Д, Мюллер М, Ле Гуядер Н: Ерте тармақталған немесе тез дамып келе жатқан эукариоттар? Баяу дамып келе жатқан позицияларға негізделген жауап. Phil Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2000, 267: 1213-1221.

    Грибалдо С, Филипп Н: Ежелгі филогенетикалық қатынастар. Теор Попул Биол. 2002, 61: 391-408. 10.1006/tpbi.2002.1593.

    Koski LB, Golding GB: Ең жақын BLAST соққысы көбінесе жақын көрші емес. J Mol Evol. 2001, 52: 540-542.

    Gadelle D, Filee J, Buhler C, Forterre P: II типті ДНҚ топоизомеразаларының филогеномикасы. Биоэсселер. 2003, 25: 232-242. 10.1002/bies.10245.

    Крах Р, Козявкин С.А., Слесарев А.И., Геллерт М: Төтенше гипертермофилден алынған екі суббірлік I типті ДНҚ топоизомеразасы (кері гираза). Proc Natl Acad Sci АҚШ. 1996, 93: 106-110. 10.1073/pnas.93.1.106.

    Forterre P: Салыстырмалы геномикадан қызық оқиға: кері гираза - гипертермофилге тән жалғыз ақуыз. Трендтер Genet. 2002, 18: 236-237. 10.1016/S0168-9525(02)02650-1.

    Слесарев А.И., Межевая К.В., Макарова К.С., Полушин Н.Н., Щербинина О.В., Шахова В.В., Белова Г.И., Аравинд Л., Натале Д.А., Рогозин ИБ және т.б.: Гипертермофилдің толық геномы Methanopyrus kandleri AV19 және археальді метоген монофилиясы. Proc Natl Acad Sci АҚШ. 2002, 99: 4644-4649. 10.1073/pnas.032671499.

    Mah RA: оқшаулау және сипаттамасы Метанококк мазейі. Curr Microbiol. 1980, 3: 321-325.

    Тұқым себушілер KR, Baron SF, Ferry JG: Methanosarcina acetivorans sp. қараша, теңіз шөгінділерінен бөлінген ацетотропты метан түзетін бактерия. Appl Environ Microbiol. 1984, 47: 971-978 жж.

    Деппенмайер У, Иоганн А, Хартч Т, Меркл Р, Шмитц РА, Мартинес-Ариас Р, Хенне А, Визер А, Баумер С, Якоби С және т.б.: Геном Метаносарцина мазейі : бактериялар мен археялар арасындағы геннің бүйірлік тасымалдануының дәлелі. J Mol Microbiol биотехнологиясы. 2002, 4: 453-461.

    Галаган Джей, Нусбаум С, Рой А, Эндризци М.Г., Макдональд П, ФицХью В, Кальво С, Энгельс Р, Смирнов С, Атноор Д және т.б. M. acetivorans кең метаболикалық және физиологиялық әртүрлілікті ашады. Genome Res. 2002, 12: 532-542. 10.1101/гр.223902.

    Францманн ПД, Лю Ю, Балквилл Д.Л., Олдрих ХС, Конвей де Макарио Е, Бун ДР: Metanogenium frigidum sp. қараша, Антарктидадағы Эйс көлінен алынған психрофильді, Н2-пайдаланатын метаноген. Int J Syst Bacteriol. 1997, 47: 1068-1072.

    Францманн П.Д., Шпрингер Н, Людвиг В, Конвей де Макарио Е, Рохде М: Антарктидадағы Эйс көліндегі метаногендік археон: Methanococcoides burtonii sp. қараша Syst Appl Microbiol. 1992, 15: 573-581.

    Торребланка М, Родригес-Валера Ф, Жуэз Г, Вентоза А, Камекура М, Кейтес М: Сандық таксономия мен полярлы липидті құрамға негізделген сілтісіз галобактериялардың жіктелуі және сипаттамасы Галоаркула ген. қараша және Галоферакс ген. қараша Syst Appl Microbiol. 1986, 8: 89-99.

    Jolivet E, L'Haridon S, Corre E, Forterre P, Prieur D: Термококк гамматолеранты sp. қараша, иондаушы сәулеленуге қарсы тұратын терең теңіздегі гидротермиялық саңылаудан шыққан гипертермофильді археон. Int J Syst Evol Microbiol. 2003, 53: 847-851. 10.1099/ijs.0.02503-0.

    Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ: Негізгі жергілікті теңестіруді іздеу құралы. Дж Мол Биол. 1990, 215: 403-410. 10.1006/jmbi.1990.9999.

    Галоферакс жанартауы геномдық веб-сайт. [http://zdna2.umbi.umd.edu/

    Геномды талдау жобасы Metanogenium frigidum және Methanococcoides burtonii. [http://psychro.bioinformatics.unsw.edu.au/genomes/index.php]

    Сондерс Н.Ф., Томас Т, Курми ПМ, Мэттик Дж.С., Кучек Е, Слейд Р, Дэвис Дж, Францманн ПД, Бун Д, Рустерхольц К және т.б.: Антарктикалық Архейдің геномдарынан анықталған термиялық бейімделу механизмдері Metanogenium frigidum және Methanococcoides burtonii. Genome Res. 2003, 13: 1580-1588 жж. 10.1101/гр.1180903.

    Адачи Дж, Хасегава М: Киттердің филогенезі: түрлердің іріктелуіне қорытындының тәуелділігі. Mol Biol Evol. 1995, 12: 177-179.

    Шмидт Х.А., Штриммер К, Вингрон М, фон Хазелер А: TREE-PUZZLE: квартеттерді және параллельді есептеулерді қолдану арқылы максималды ықтималдық филогенетикалық талдау. Биоинформатика. 2002, 18: 502-504. 10.1093/биоинформатика/18.3.502.

    Felsenstein J: Phylogeny Inference Package (3.2 нұсқасы). Кладистика. 1989, 5: 164-166.

    Guindon S, Gascuel O: Үлкен филогенияларды максималды ықтималдықпен бағалауға арналған қарапайым, жылдам және дәл алгоритм. Syst Biol. 2003, 52: 696-704. 10.1080/10635150390235520.

    Rönner S, Liesack W, Wolters J, Stackebrandt E: ATPD генінің үлкен фрагментін клондау және секвенирлеу. теңіз пиреллуласы - филогенезіне қосқан үлесі Planctomycetales. Эндоциттік жасуша рес. 1991, 7: 219-229.

    Adachi J, Hasegawa M: MOLPHY 2.3 нұсқасы: максималды ықтималдыққа негізделген молекулалық филогенетикаға арналған бағдарламалар. Есептеу ғылымының моногр. 1996, 28: 1-150.

    Holder ME, Roger AJ: PUZZLE-де көптеген PHYLIP бағдарламаларының «M» опциясы жоқ болса да, PUZZLE көмегімен бірнеше деректер жиынын талдауға мүмкіндік беретін «басқатырғыш» деп аталатын қабықша сценарий бағдарламасы. 2002, [http://hades.biochem.dal.ca/Rogerlab/Software/software.html]

    J Felsenstein: PHYLIP (Филогендік қорытындылар пакеті) 3.6 нұсқасы. 2004, [http://evolution.genetics.washington.edu/phylip.html]


    Аннотация

    Сегіз анаэробты түйіршікті тұнбалар зерттелді Crenarchaeota рРНҚ генін клондау арқылы. Микробтардың орналасуы және субстратты жұту үлгілері флуоресцентті in situ будандастыру және бета бейнелеу арқылы түсіндірілді. 1.3-топ Crenarchaeota 50%-ға дейін құрайды Архей және бес шламдағы жалпы микробиотаның 25% құрайды. Crenarchaeota метаногенмен тығыз байланыста локализацияланған Архей.

    Кренархей филогениясы мезофильді және психрофильді мекендеу орындарынан жаңа шағын суббірлік рРНҚ генінің клондарын оқшаулау арқылы түбегейлі өзгерді. Шынында да, термофильді емес кладтарды білдіретін рРНҚ гендерінің тізбегі Crenarchaeota мысалы, әртүрлі жерлерде орналасқан мезофильді топырақтардан (мысалы, Америка Құрама Штаттары [3], Жапония [14] және Финляндия [12]) және әртүрлі ағынды суларды тазартатын психофилді анаэробты биореакторлардан алынған түйіршікті биофильмдер туралы хабарланған (7, 8, 9). , 16).

    Олардың субмезофильді орта үлгілерінде болуын құжаттайтын көптеген есептерге қарамастан, термофильді емес изоляттардың болмауы осы организмдердің биохимиялық және физиологиялық сипаттамасына кедергі келтірді. Осылайша, осы мол және космополиттердің экологиялық рөлдері мен физиологиялық функциялары Crenarchaeota жұмбақ болып қалады. Термофильді ерекше қасиеттері болған кезде Crenarchaeota микробтық эволюцияны зерттегісі келетін экзобиологтардың да, кренархеялық жасушалық ферменттердің гипертермотолеранттылығын, термофильді емес заттардың кең таралуын пайдаланғысы келетін биотехнологиялық компаниялардың назарын аударды. Crenarchaeota, әсіресе анаэробты еріткіштер сияқты инженерлік орталарда бұл организмдердің биотехнологиялық маңызы мен әлеуетін енді зерттеу керек дегенді білдіреді.

    Бұл құжат таралу мен кеңістікте таралуына қатысты бақылауларды сипаттайды Crenarchaeota ағынды суларды тазарту реакторларынан анаэробты түйіршіктерде. Микробтық қауымдастықтың құрылымы 16S rRNA клондық кітапхана талдауын қолдану арқылы анықталды. Флуоресцентті in situ гибридизациясы (FISH) субстратты сіңіру үлгілерін зерттеу үшін радиоактивті бақылау әдістерімен және микробета бейнелеуімен бірге қолданылды. Бұл анаэробты түйіршікті биопленкаларға осы технологияның бірінші қолданылуы және микробтық экология тұрғысынан да, ағынды суларды тазартуға қатысатын микроорганизмдердің рөлін сипаттау күш-жігері тұрғысынан да прогресс болып табылады.

    Сегіз анаэробты түйіршікті тұнбалар, S1-ден S8-ге дейін әртүрлі толық (37°C) және зертханалық (15°C) масштабтағы анаэробты биологиялық ағынды суларды тазарту қондырғыларынан алынды. S1 Арчер Дэниэлс Мидленд, Рингаскидди, Корк округі, Ирландиядағы лимон қышқылы өндірісінің сарқынды суларын өңдейтін толық ауқымды жоғары ағынды анаэробты тұнба қабатын тазарту қондырғысынан алынды. ұшпа май қышқылдарына негізделген ағынды сулар S3 және S4 ацетат негізіндегі және пропионат/бутират/этанол негізіндегі ағынды суларды тазарту үшін пайдаланылатын зертханалық масштабтағы жоғары ағынды анаэробты тұнба қабатының реакторларынан, сәйкесінше S5 және S6 толық ауқымды ішкі айналым (IC) реакторларынан алынды. Archer Daniels Midland, County Cork және Carbery Milk Products, Ballineen, Корк округі және S7 және S8 сәйкесінше жоғары және төмен күшті сарысу негізіндегі ағынды суларды тазартатын зертханалық масштабтағы EGSB-AF реакторларынан шыққан. Барлық зертханалық реакторлар 12-15°C температурада 250-ден 500 күнге дейін ұзартылған сынақтар үшін жұмыс істеді (9).

    Жалпы геномдық ДНҚ жоғарыда сипатталғандай барлық сегіз үлгіден (S1 - S8) алынды (7). Қысқаша айтқанда, нуклеин қышқылдарын оқшаулаудың әртүрлі әдістері зерттелді, олардың қадір-қасиеті жасуша лизисінің тиімділігін анықтау арқылы бағаланды, яғни биомассадан ДНҚ жинаудың ең жақсы протоколы нуклеин қышқылдарын сақтай отырып, лизденбеген жасушалардың ең аз мөлшеріне әкелетін болды. сапалы ДНҚ жоғары өнімділігі. Шлам үлгілеріндегі микроорганизмдер ДНҚ экстракциясына дейін және одан кейін Биттон мен әріптестердің (4) әдісіне сәйкес және Коллинз және т.б. егжей-тегжейлі сипатталғандай бақыланды. (7). Шлам түйіршіктері бастапқыда Чжоу және т.б. сипаттағандай химиялық тәсілді пайдаланып микробтық жасушалардың лизисіне дейін ұнтақтау немесе ультрадыбыспен ажыратылды. (25) немесе химиялық лизиспен біріктірілген моншақ ұру арқылы механикалық бұзуды пайдаланатын әдіс. Жоғарыда аталғандардың әртүрлі комбинациялары сыналған және өндірушінің нұсқауларына сәйкес топырақ ДНҚ жинағы (MoBio Laboratories, Inc.) арқылы биомассаны өткізер алдында шлам түйіршіктерін пестильмен және ерітіндімен ақырын ұсақтау оңтайлы ДНҚ өнімін қамтамасыз ететіні анықталды. аз қырқумен және жасуша лизисінің ең жоғары тиімділігін қамтамасыз етті (7). Кейбір болса да Архей метанохондроитин (15) деп аталатын ерекше қалың және қатты сыртқы қабаты бар болса, бұл ДНҚ қалпына келтіру процедурасы қауымдастықтың құрылымын талдау үшін ДНҚ-ның репрезентативті өнімін алу үшін жеткілікті сенімді және тиімді болды.

    Archaeal 16S рРНҚ гендері 21F (5′-TTCCGGTTGATCCYGCCGGA-3′ [21]) және кері праймермен 958R (5′-YCCGGCGTTGAMTx01020102010) алдыға праймермен күшейтілді. гендердің клондық кітапханалары және филогенетикалық реконструкция бұрын егжей-тегжейлі сипатталғандай жүзеге асырылды (7). Жоқ Кренархеота-сияқты клондар S2, S3 немесе S4-те анықталды, ал өсірілмеген кренархеоттардың жоғары деңгейі S1, S5, S6, S7 және S8-де (барлық архейлердің 69%, 55%, 59%, 14% және 78%) табылды. сәйкесінше клондар). Әзірге Crenarchaeota шөгінділер мен топырақтар тобынан бірнеше филогенетикалық топшаларға (11), анаэробты тұнбалардың осы панелінен алынған барлық кренархеялық клондар арасында жақсы анықталған филогенетикалық когеренттілік бар сияқты (сурет ​ (1-сурет). 1 ). Біздің клондар 1,3 тобына жатады Crenarchaeota (11, 13) немесе Ochsenreiter және т.б. ұсынған 1.3b тобы. (17).


    Кіріспе

    Crenarchaeota Дүниежүзілік мұхиттарда өте көп, олар барлық планктондық прокариоттардың шамамен 20%-ын құрайды [1, 2]. Олар эвфотикалық және афотикалық аймақтарды [3–5] және кем дегенде бір түрді қамтитын кең тереңдікте таралған. Синархей симбиозы, теңіз губкасымен Axinella mexicana симбиотикалық байланысы бар [6]. Олардың сандық көптігі мен космополиттік сипатын ескере отырып, Crenarchaeota дүние жүзіндегі теңіз экожүйелерінің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады.

    Липидті биомасса түріндегі органикалық геохимиялық биомаркерлер бақылау үшін табысты болды Архей теңіз шөгінділерінде және су бағанасында. Бактериялар мен эукарияның май қышқылынан алынған мембраналарынан айырмашылығы, архейлік жасуша мембраналарының негізгі компоненттері изопреноидты эфирмен байланысқан глицеролдиэфирлер немесе тетраэфирлер болып табылады [7, 8]. Планктоникалық Архей глицеринді диалкилглицерин тетраэфирлерін шығарады [9-11], соның ішінде бір бірегей құрылымды кренархеол [7, 12, 13] көбінесе планктондық архейлердің диагностикалық биомаркері болып саналады. Бұл қосылыс теңізге ғана тән бе, белгісіз Crenarchaeota, немесе екі эвриархеотальды тектерде де кездеседі. Теңіз планктондарымен байланысты липидті биомаркерлердегі 14 С радиокөміртекті талдаулар [14] және 13 C-таңбаланған бикарбонатты іздестіру зерттеулері [15] теңіздегі Crenarchaeota Жарықсыз автотрофты көміртекті мембраналық липидті биомассаға ассимиляциялауға қабілетті, бұл гипотеза жақында бір жасушалық филогенетикалық идентификация және көмірқышқыл газының қосылуын авторрадиографиялық тексеру арқылы одан әрі күшейтілді [16]. Теңіз арқылы еріген бейорганикалық көміртектің тікелей қосылуы Crenarchaeota алыс жақынырақ термофильді зат алмасу қасиеттеріне гомолог болуы мүмкін Crenarchaeota Автотрофты көміртекті ассимиляциялау үшін модификацияланған 3-гидроксипропионат [17-21] немесе қалпына келтіретін трикарбон қышқылы [22-24] циклін қолданатын.

    Теңізді болжасақ Crenarchaeota Көміртекті автотрофты түрде ассимиляциялау үшін өсу үшін пайдаланылатын энергия көзі қоршаған химиялық ортаға сәйкес болуы керек. Аммиак (NH3) органикалық заттардың ыдырауы нәтижесінде пайда болатын қоректік азотты және қалпына келтіру күші көзін қамтамасыз ету мүмкіндігі бар. Теңіздердің маусымдық таралуы Crenarchaeota Антарктидадағы Палмер станциясының маңындағы оксиді және аммиакқа бай жер үсті суларында [4], сонымен қатар нитритпен (NO2 − ) максимум екеуі де теңіздік гипотезаға сәйкес келеді Crenarchaeota аммиакты тотығуға қабілетті [25]. Саргассо теңізінен (SAR) алынған ДНҚ тізбегінің толық геномдық шолақ мылтық (WGS) талдауы әлеуетті аммиак монооксигеназасын анықтады. (амо) осы гипотезаны қолдайтын болжамды архейлік контигтермен байланысты гендер [26]. Күрделі топырақ кітапханаларынан алынған фосмидтердің тағы бір зерттеуі анықталды амо кренархейлік рибосомалық РНҚ оперонымен байланысты SAR-да байқалғандарға қатысты ген тізбегі және жақында жүргізілген ПТР сауалнамасы архейлердің кең таралғанын растады. amoA теңіз су бағандары мен шөгінділеріндегі гендер [27], әртүрлі архейлік тұқымдардағы аммиак тотығуының әлеуетті және кең таралған рөлін күшейтеді [28]. Жалғыз көміртек және энергия көзі ретінде бикарбонат пен аммиакты қолданып, таза мәдениетте теңіз кренархеотын жақында оқшаулау бұл гипотезаны қатты қолдайды [29]. Дегенмен, бұл изолятта аммиак тотығуы мен көміртегі ассимиляциясын жүзеге асыратын арнайы биохимиялық жолдар белгісіз болып қалады.

    C. симбиоз, теңіз губкасының мезофильді кренархей симбионы Axinella mexicana [6] теңіз физиологиясы мен генетикасын модельдеу үшін пайдалы жүйені қамтамасыз етеді Crenarchaeota. Алдыңғы зерттеулер C. symbiosum байланысты жалғыз архейлік филотипті құрайтынын анықтады. A. mexicana, белгілі бір иесінің ішіндегі прокариоттық жасушаның жалпы популяциясының 65% дейін жетеді [6]. C. symbiosum жасушаларының иесінің тініндегі тазалығы мен көптігі оның толық геномдық репертуарын қамтитын фосмидті ДНҚ кітапханаларын құруға мүмкіндік берді ([30, 31] және Халлам және т.б., жарияланбаған деректер). C. symbiosum губка симбионы болып табылады және сондықтан белгілі бір деңгейде өзінің тіршілік ету ортасындағы тіршілікке бейімделгенімен, ол филогенетикалық тұрғыдан планктоникалық топтастырылған болып қалады. Crenarchaeota [6]. Осы қатынасты ескере отырып, C. symbiosum геномдық кітапханаларынан алынған реттілік деректері планктондық ортадан қалпына келтірілген кренархеялық тізбектерді сұрау және түсіндіру үшін пайдаланылуы мүмкін [32, 33]. Біз мұнда теңіздегі көміртегі ассимиляциясы мен аммиак тотығуына делдалдық потенциалы бар жоғары сақталған гендердің болуын және таралуын анықтау үшін қоршаған орта гендері мен дерекқорды зерттеумен біріктірілген, жинақталмаған C. symbiosum геномдық ДНҚ тізбегінің талдауларын хабарлаймыз. Crenarchaeota.


    3 Нәтижелер

    3.1 ДНҚ экстракциясы және архей популяцияларын анықтау

    Кескінді талдау топырақ үлгілерінің үш түрлі түрі, яғни артықшылықты су ағыны жолындағы топырақ, матрицалық топырақ және көлемді топырақ, барлығы Архейдегі тереңдікке байланысты бірдей өзгерістерді көрсететінін көрсетті. ХаеIII RFLP саусақ іздері [ 31] ( 2-кесте). Сондықтан архейлік SSU rDNA ПТР өнімдерін егжей-тегжейлі клондау және секвенирлеу талдаулары үшін артықшылықты ағын жолдары мен матрицалық топырақты қоса алғанда, нақты топырақ түрін білдіретін әрбір тереңдік қабатынан сусымалы топырақ үлгілері таңдалды.

    Тереңдік градиенті бойындағы Archaea қауымдастығының RFLP саусақ іздерінің салыстырмалы диапазонының қарқындылығы

    Топ белгісі b Тереңдік қабаты [см]
    0–9 9–20 20–50 50–100
    I 1.00±0.05 1.17±0.02 0.82±0.01 0.47±0.05
    II 1.00±0.25 ND c ND c ND c
    III 1.00±0.14 1.41±0.07 1.65±0.05 1.70±0.01
    IV 1.00±0.07 0.94±0.01 1.05±0.01 1.17±0.03
    В 1.00±0.04 1.04±0.01 1.10±0.01 1.24±0.02
    Топ белгісі b Тереңдік қабаты [см]
    0–9 9–20 20–50 50–100
    I 1.00±0.05 1.17±0.02 0.82±0.01 0.47±0.05
    II 1.00±0.25 ND c ND c ND c
    III 1.00±0.14 1.41±0.07 1.65±0.05 1.70±0.01
    IV 1.00±0.07 0.94±0.01 1.05±0.01 1.17±0.03
    В 1.00±0.04 1.04±0.01 1.10±0.01 1.24±0.02

    a Жолақтардың қарқындылығы денситометриялық жолмен анықталды және топырақтың беткі қабатында анықталған сәйкес жолақтар үшін анықталған мәнге қатысты көрсетілді. Стандартты ауытқулар әр тереңдік қабатындағы топырақ үлгісінің үш түрін қайталау ретінде есептеп шығарды.

    b 1-суретте көрсетілген таңбалауға сәйкес 'I'–'V' таңбаланған RFLP жолақтары.

    Тереңдік градиенті бойынша Archaea қауымдастығының RFLP саусақ іздерінің салыстырмалы диапазонының қарқындылығы

    Топ белгісі b Тереңдік қабаты [см]
    0–9 9–20 20–50 50–100
    I 1.00±0.05 1.17±0.02 0.82±0.01 0.47±0.05
    II 1.00±0.25 ND c ND c ND c
    III 1.00±0.14 1.41±0.07 1.65±0.05 1.70±0.01
    IV 1.00±0.07 0.94±0.01 1.05±0.01 1.17±0.03
    В 1.00±0.04 1.04±0.01 1.10±0.01 1.24±0.02
    Топ белгісі b Тереңдік қабаты [см]
    0–9 9–20 20–50 50–100
    I 1.00±0.05 1.17±0.02 0.82±0.01 0.47±0.05
    II 1.00±0.25 ND c ND c ND c
    III 1.00±0.14 1.41±0.07 1.65±0.05 1.70±0.01
    IV 1.00±0.07 0.94±0.01 1.05±0.01 1.17±0.03
    В 1.00±0.04 1.04±0.01 1.10±0.01 1.24±0.02

    a Жолақтардың қарқындылығы денситометриялық жолмен анықталды және топырақтың беткі қабатында анықталған сәйкес жолақтар үшін анықталған мәнге қатысты көрсетілді. Стандартты ауытқулар әр тереңдік қабатындағы топырақ үлгісінің үш түрін қайталау ретінде есептеп шығарды.

    b 1-суретте көрсетілген таңбалауға сәйкес 'I'–'V' таңбаланған RFLP жолақтары.

    Жаңа сусымалы топырақтан алынған ДНҚ мөлшері профильдегі тереңдіктің артуымен айтарлықтай төмендеді. Топырақтың беткі қабатында (0–9 см) ДНҚ мөлшері ең жоғары болды, 30 мкг г -1 . 9 мен 20 см аралығында 24 мкг г -1 ДНҚ алынды. ДНҚ мөлшері 20 және 50 см аралығындағы топырақ қабатында 13 мкг г -1 дейін төмендеді және топырақтың төменгі қабатында (50–100 см) 3 мкг г -1 ең аз болды. Мақсатты рРНҚ генінің фрагменттерін ПТР күшейту топырақтағы салыстырмалы жолақ қарқындылығын тікелей салыстыруға мүмкіндік беру үшін бірдей мөлшерде (2 нг) топырақ ДНҚ-да орындалды. ХаеIII RFLP саусақ іздері (Cурет 1). Ажыратымдылығы жоғары агарозды гель талдауы Архей қауымдастығындағы бес көрнекті жолақты шешті ХаеIII RFLP саусақ іздері (1-сурет, I–V жолақтар). Сусымалы топырақтан, артық су ағыны жолындағы топырақтан және матрицалық топырақтан алынған денситометриялық сандық және жолақ интенсивтілігін статистикалық талдау нәтижесінде айтарлықтай өзгерістер анықталды. ХаеТөрт терең қабат арасындағы III RFLP саусақ іздері ([31] 2-кесте). I жолақ қарқындылығы топырақтың беткі қабатынан (0–9 см) топырақтың төменгі қабатына (50–100 см) дейін 47%-ға дейін төмендеді (**П<0,01). ІІІ жолақ қарама-қарсы тенденцияны көрсетті, өйткені оның қарқындылығы жер бетіндегі топырақ қабатына (*) қатысты түбінде максимум 170% болатын жер бетінен тереңірек топырақ қабаттарына дейін өсті.П<0,05). II жолақ жер бетінде ғана анықталды, бірақ топырақтың терең қабаттарында емес. IV жолақ бүкіл тереңдік профилі бойынша айтарлықтай өзгерістерді анықтаған жоқ, ал V жолағы топырақтың беткі қабатына қатысты 124% қарқындылыққа дейін шамалы өсуді көрсетті (*П<0,05). Төрт тереңдік қабаты арасындағы жолақтардың жалпы қарқындылығын салыстыру кезінде айтарлықтай айырмашылықтар байқалмады.

    ХаеIII Швейцариялық орман топырағының 0–9, 9–20, 20–50 және 50–100 см тереңдік қабаттарынан алынған көлемді топырақ ДНҚ сығындыларынан күшейтілген архейлік 16S rDNA фрагменттерінің RFLP үлгілері. МВт: 1 кб молекулалық масса маркер (Promega) (−): теріс бақылау. Көрсеткі ұштары қорытылмаған Archaea ПТР-өнімінің шамамен 500 бит-те көшу орнын көрсетеді.

    ХаеIII Швейцариялық орман топырағының 0–9, 9–20, 20–50 және 50–100 см тереңдік қабаттарынан алынған көлемді топырақ ДНҚ сығындыларынан күшейтілген археальды 16S rDNA фрагменттерінің RFLP үлгілері. МВт: 1 кб молекулалық масса маркер (Promega) (−): теріс бақылау. Көрсеткі ұштары қорытылмаған Archaea ПТР-өнімінің шамамен 500 бит-те көшу орнын көрсетеді.

    3.2 Архей популяцияларының өзгеру сипаттамасы

    Архей популяциялары туралы егжей-тегжейлі ақпарат алу үшін өзгеру арқылы ұсынылған ХаеӘртүрлі топырақ қабаттарындағы III RFLP саусақ іздері, топырақтың беткі қабатынан (0–9 см) және топырақтың төменгі қабатынан (50–100 см) күшейтілген Archaea SSU rDNA гендік кітапханалары салынды. Екі кітапхана Архейге тән ПТР және қолдану арқылы скринингтен өтті ХаеIII RFLP талдауы жалғыз клондарда орындалды. Экрандалған 104 клонның ішінде (39-ы жер үсті кітапханасынан және 65-і төменгі топырақ кітапханасынан), сегіз түрлі ХаеIII RFLP үлгілері байқалды (2-сурет). Әрбір үлгінің көптігі екі гендік кітапханада да сандық түрде анықталды, бұл жоғарғы және төменгі топырақ кітапханаларының салыстырмалы клондық композицияларын сандық салыстыруға мүмкіндік берді (3-кесте). Байлықты бағалаулар жер бетіндегі топырақ кітапханасынан 91% (5,5-тен 5) және төменгі топырақ кітапханасынан 89% (5,6-дан 5) үлгілердің қалпына келтірілгенін көрсетті (деректер көрсетілмеген). ХаеIII RFLP үлгісі 'a' төменгі топырақ кітапханасында 1,4 есе көп болды, ал 'b', 'c' және 'e' үлгілері тек жер үсті топырақ кітапханасында табылды. Төменгі топырақ кітапханасында «d» үлгісі 7,7 есе көп болды. 'f'-'h' үлгілері сирек және төменгі топырақ кітапханасымен шектелген. Әрі қарай талдау Archaea қауымдастығында байқалған бес көрнекті жолақтың әрқайсысының RFLP саусақ іздерінің (1-сурет) кем дегенде бір клонның RFLP саусақ ізінде де анықталғанын көрсетті (2-сурет және 4-кесте). I жолағы тек «b» үлгісінде табылды, ал II жолағы тек «e» үлгісінде анықталды. III жолақ негізінен 'f' үлгісінің аздаған үлесі бар 'd' үлгісіне жатқызылды, ал IV жолақ негізінен 'g' және 'h' үлгілерінің аздаған үлестері бар 'a' және 'c' үлгілерінен шыққан. V тобы 'f' және 'g' үлгілерінің аздаған үлестері бар 'a'-'e' өрнектерінен құрылған. The Р 2 -қоғамдағы жолақ қарқындылығы арасындағы сызықтық корреляцияның мәні ХаеIII RFLP саусақ іздері және гендік кітапханалардағы жолақ көріністері 0,54 болды. Бұл талдаулардың әрқайсысы бес екенін анықтады ХаеIII RFLP жолақтары Архей қауымдастығының жолақ қарқындылығымен көрсетілгендей екі клон кітапханасында бірдей молшылық үрдісін көрсетті. ХаеIII RFLP саусақ іздері.

    Есептелген ХаеIII Швейцариялық орман топырағының беткі (0–9 см) және төменгі (50–100 см) топырақ қабаттарынан алынған 104 клондалған архейлік 16S rDNA фрагменттерінің арасында орын алған RFLP үлгілері. Фрагмент өлшемдері өкіл клондардың ДНҚ тізбегінен шығарылды. МВт: 1 кб молекулалық масса маркері (Promega) RFLP үлгілері 'a'-'h' деп белгіленді. Кешенді RFLP саусақ іздерінде I–V жолақтары анықталды (сонымен қатар 1а-сурет пен 3-кестені қараңыз).

    Есептелген ХаеШвейцариялық орман топырағының беткі (0–9 см) және төменгі (50–100 см) топырақ қабаттарынан алынған 104 клондалған архейлік 16S rDNA фрагменттерінің арасында орын алған III RFLP үлгілері. Фрагмент өлшемдері өкіл клондардың ДНҚ тізбегінен шығарылды. МВт: 1 кб молекулалық масса маркері (Promega) RFLP үлгілері 'a'-'h' деп белгіленді. Кешенді RFLP саусақ іздерінде I–V жолақтары анықталды (сонымен қатар 1а-сурет пен 3-кестені қараңыз).

    Архейлік SSU rDNA фрагменттерінің кітапханаларындағы RFLP үлгі жиіліктері

    RFLP үлгі белгілері a Archaea SSU rDNA кітапханалары
    жер үсті топырақ б төменгі топырақ б
    а с 48.7 (19) 67.8 (44)
    б 17.9 (7)
    в 23.1 (9)
    d c 2.6 (1) 20.0 (13)
    e 7.6 (3)
    f 3.1 (2)
    g 1.5 (1)
    h 1.5 (1)
    x 6.2 (4)
    Барлығы 100,0 (39 клон) 100,0 (65 клон)
    RFLP үлгі белгілері a Archaea SSU rDNA кітапханалары
    жер үсті топырақ б төменгі топырақ б
    а с 48.7 (19) 67.8 (44)
    б 17.9 (7)
    в 23.1 (9)
    d c 2.6 (1) 20.0 (13)
    e 7.6 (3)
    f 3.1 (2)
    g 1.5 (1)
    h 1.5 (1)
    x 6.2 (4)
    Барлығы 100,0 (39 клон) 100,0 (65 клон)

    2 «x» суретте анықталғандай RFLP үлгісінің белгілері клондау артефактілерін білдіреді.

    b RFLP үлгісі жиіліктері әрбір кітапхана үшін пайызбен берілген. Анықталған клондар саны жақшада берілген.

    c Тізбектілік және филогенетикалық талдаулар (3-сурет) топырақтың үстіңгі және төменгі қабаттарындағы клондардың бірдей болатынын анықтады. ХаеIII RFLP үлгісі, әртүрлі филотиптерге жататын.

    Архейлік SSU rDNA фрагменттерінің кітапханаларындағы RFLP үлгі жиіліктері

    RFLP үлгі белгілері a Archaea SSU rDNA кітапханалары
    жер үсті топырақ б төменгі топырақ б
    а с 48.7 (19) 67.8 (44)
    б 17.9 (7)
    в 23.1 (9)
    d c 2.6 (1) 20.0 (13)
    e 7.6 (3)
    f 3.1 (2)
    g 1.5 (1)
    h 1.5 (1)
    x 6.2 (4)
    Барлығы 100,0 (39 клон) 100,0 (65 клон)
    RFLP үлгі белгілері a Archaea SSU rDNA кітапханалары
    жер үсті топырақ б төменгі топырақ б
    а с 48.7 (19) 67.8 (44)
    б 17.9 (7)
    в 23.1 (9)
    d c 2.6 (1) 20.0 (13)
    e 7.6 (3)
    f 3.1 (2)
    g 1.5 (1)
    h 1.5 (1)
    x 6.2 (4)
    Барлығы 100,0 (39 клон) 100,0 (65 клон)

    2 «x» суретте анықталғандай RFLP үлгісінің белгілері клондау артефактілерін білдіреді.

    b RFLP үлгісі жиіліктері әрбір кітапхана үшін пайызбен берілген. Анықталған клондар саны жақшада берілген.

    c Тізбектілік және филогенетикалық талдаулар (3-сурет) топырақтың үстіңгі және төменгі қабаттарындағы клондардың бірдей болатынын анықтады. ХаеIII RFLP үлгісі, әртүрлі филотиптерге жататын.

    Архей қауымдастығы саусақ іздеріндегі жеке RFLP жолақтарын нақты RFLP үлгілеріне тағайындау

    1-суретте анықталғандай жолақ белгілері.

    I–V жолақтарының фрагмент өлшемдері (bp). Өлшемдер 2-суретте көрсетілгендей реттілік деректерінен анықталды.

    2-суретте анықталғандай RFLP үлгісінің жапсырмалары.

    Жақшада көрсетілген үлгілер шағын үлесті көрсетті.

    Архей қауымдастығы саусақ іздеріндегі жеке RFLP жолақтарын нақты RFLP үлгілеріне тағайындау

    1-суретте анықталғандай жолақ белгілері.

    I–V жолақтарының фрагмент өлшемдері (bp). Өлшемдер 2-суретте көрсетілгендей реттілік деректерінен анықталды.

    2-суретте анықталғандай RFLP үлгісінің жапсырмалары.

    Жақшада көрсетілген үлгілер шағын үлесті көрсетті.

    3.3 Архей клондарының филогенетикалық талдаулары

    Архей қауымында қандай филотиптер ұсынылғаны туралы мәселе ХаеIII RFLP саусақ іздері әртүрлі Hae-ді білдіретін Archaea SSU rDNA клондарын секвенирлеу арқылы қарастырылды.III RFLP түрлері. Орман топырағының тереңдігі профилінің бетінен және төменгі қабаттарынан оқшауланған 20 жаңа тізбек жалпыға ортақ дерекқорлардан алынған 118 анықталған бақылау ретімен сәйкестендірілді. Талдауға тек осы зерттеуде пайдаланылған ПТР праймерлерімен анықталған бүкіл SSU rDNA аймағын қамтитын бақылау реттілігі ғана қосылды. Тураланған клон тізбегінің филогениясы стандартты қашықтықты бағалау және кластерлік талдау процедураларын (деректер көрсетілмеген), сондай-ақ максималды ықтималдық тәртібін пайдалану арқылы шығарылды (Cурет 3). Алынған филогенетикалық ағаштар ұқсас ағаш топологияларын және атап айтқанда 3-суретте көрсетілген ‘A’ – ‘E’ ерекше кластерлерінің бірдей кластерленуін анықтады.

    Максималды ықтималдықты есептеуге негізделген филогенетикалық ағаш. Архейлік SSU rDNA тізбегінің әрқайсысы клон атауымен, көзімен және реттік қосылу нөмірімен анықталады. Осы зерттеуде оқшауланған тізбектер қою шрифтпен басылған. Клон атаулары әртүрлі клондардың шыққан жерін көрсетеді, яғни қабат (беттік топырақ: 03 төменгі топырақ: 12), одан кейін клон нөмірі (01–58) және ХаеIII RFLP түрі («a» - «h»). Кластер (I) Корархеотаның архейлік патшалығын, кластер (II) Эврярхеота патшалығын және кластер (III) Кренархеот патшалығын анықтайды. 'A'-'E' көлеңкелі кластерлер жаңа археологиялық орман топырағын белгілейді. Қысқартылған кластерлердегі сандар енгізілген реттілік санын көрсетеді. Оң жақтағы жақшалар әдебиетте анықталған филогенетикалық кластерлерді белгілейді [4]. Масштаб жолағы бір нуклеотид позициясының орташа алмастыру жылдамдығын көрсетеді.

    Максималды ықтималдықты есептеуге негізделген филогенетикалық ағаш. Архейлік SSU rDNA тізбегінің әрқайсысы клон атауымен, көзімен және реттік қосылу нөмірімен анықталады. Осы зерттеуде оқшауланған тізбектер қою шрифтпен басылған. Клон атаулары әртүрлі клондардың шыққан жерін көрсетеді, яғни қабат (беттік топырақ: 03 төменгі топырақ: 12), одан кейін клон нөмірі (01–58) және ХаеIII RFLP түрі («a» - «h»). (I) кластер Корархеотаның архейлік патшалығын, кластер (II) Эврярхеоталар патшалығын және кластер (III) Кренархеота патшалығын анықтайды. 'A'-'E' көлеңкелі кластерлер жаңа археологиялық орман топырағын белгілейді. Қысқартылған кластерлердегі сандар енгізілген реттілік санын көрсетеді. Оң жақтағы жақшалар әдебиетте анықталған филогенетикалық кластерлерді белгілейді [4]. Масштаб жолағы бір нуклеотид позициясының орташа алмастыру жылдамдығын көрсетеді.

    Осы зерттеуде сипатталған топырақтың тереңдігі профилінен алынған 20 тізбектің 16-сы Crenarchaeota және төртеуі Euryarchaeota-мен топтастырылған. Кренархейлік тізбектер төрт түрлі кластермен («А» – «Д») байланысты болды. 'A' кластері топырақтың төменгі қабатындағы 12 11d және 12 19d клондарын қамтыды және жер қойнауының терең қышқылды шахта суларының екі тізбегіне (SAGMA-D және SAGMA-X клондары [48]) және жер асты суларының бір тізбегіне (клон) ең жоғары ұқсастықты көрсетті. SRS62DAR03). «В» кластері жер үсті топырағының төрт тізбегін (03 01а, 03 02а, 03 03а және 03 12а клондары) және топырақтың төменгі қабатынан екі ретті (клондар 12 28g және 12 58h) қамтиды. Олар Жапониядағы сулы-батпақты топырақтан оқшауланған төрт клонмен (OS-19, OS-25, OS-31 және WSB-6 клондары) топтастырылған. Топырақтың төменгі қабатынан екі реттілік (клондар 12 45f және 12 47f) 'C' кластерін құрады, ол Йеллоустоун ыстық бұлағынан pJP96 клонымен әлсіз ғана байланысты болды. Топырақтың төменгі қабатындағы үш тізбек (клондар 12 01a, 12 02a және 12 30a) жоғарыда аталған жапондық сулы-батпақты топырақтың сегіз клонынан тұратын топтан тығыз тармақталған (OS-6, OS-14 клондары) «D» кластерін құрады. , OS-21, OS-22, OS-26, OS-27, AM-11 және WSB-20). Жер үсті топырағының екі тізбегі (03 06c және 03 17c клондары) өсімдік тамырларынан және ауылшаруашылық топырағынан клондалған тізбектерге жақын жерде өсірілмеген Crenarchaeota (I.1b тобы) жерүсті кластеріне бөлінген (бірнеше және TRC-клондары) SCA1145). Жер бетіндегі топырақтан алынған бір реттілік (клон 03 21d) бүгінгі күнге дейін хабарланған кез келген тізбектермен тығыз байланыссыз жеке тармақты құрады. Осы зерттеуден алынған эвриархиялық тізбектер тек қана кластерленген Термоплазмалар және туыстары (03 11b, 03 15b, 03 14e және 03 27e клондары) және осы әртүрлі тәртіпте «E» деп аталатын кластерді құрады. Жапондық сулы-батпақты топырақтың бір тізбегі (OS-10 клоны) және көмірсутектермен ластанған сулы горизонттың бір тізбегі (WCHD3–16 клоны [49]) бұл кластерді қолдады.


    Нәтижелер

    C. symbiosum ДНҚ үшін байытылған фосмидтер кітапханасының экологиялық геномдық талдауы

    C. symbiosum жасушалары дифференциалды тығыздықты центрифугалауды қолдану арқылы иесінің тінінен байытылған (Материалдар мен әдістерді қараңыз). Осы жасушаның байытылуынан тазартылған жоғары молекулалық салмақты ДНҚ сәйкесінше 10,236 және 2,100 клондардан тұратын 32–45 Кб кірістіру фосмидті ДНҚ кітапханасын құру үшін пайдаланылды [31]. Бірінші кітапханада C. symbiosum SSU рРНҚ-ның жеті гені анықталды, бұл жалпы клон популяциясының шамамен 0,07% құрайды. Екінші кітапханада сегіз C. symbiosum SSU рРНҚ гендері анықталды, бұл жалпы клон популяциясының шамамен 0,38% құрайды [31]. SSU rRNA генінің бір көшірмесін қамтитын 2 миллион базалық жұп (Мб) геномы үшін сызықтық төсеу жолында орналасқан шамамен 50 фосмидтер бүкіл геномдық тізбекті қамту мүмкіндігіне ие. Осы бағалауды және екінші кітапханада анықталған C. symbiosum SSU rRNA гендерінің пайызын ескере отырып, кітапханадағы 2100 клонның шамамен 400-і C. symbiosum донорларынан алынуы керек (2-Мб геномының 28 есе қамтылуы). Шағын фосмидтер кітапханасының жұптастырылған секвенциясы бір оқуға 200 бит (негізгі жұп) асатын 2779 артық емес оқудан 1,8 Мб ДНҚ тізбегін құрады. 6,4 Мб-тан астам геномдық ДНҚ қамтитын жалпы 168 фосмидтер келесі критерийлер негізінде субклондау және секвенирлеу үшін таңдалды: (1) жұптастырылған ұштарда археальдық гендерге барынша ұқсас ашық оқу жақтаулары бар деп болжанған, (2) бұрын хабарланған фосмидтермен байланыс crenarchaeal филогенетикалық якорьлерді қамтитын және (3) қарама-қарсы бағытта жиналған және екі немесе одан да көп археальдық гендерге гомологты ашық оқу жақтауларын қамтитын жұп ұштардың жиынтығы. Орташа алғанда, таңдалған фосмидтерде G+C мазмұны 58% болды. Жалпы, аяқталған фосмидтердің идентификациясын G+C мазмұны, SSU rRNA немесе функционалдық ген байланысы және жеке фосмидтік тізбектерде қамтылған болжамды ашық оқу кадрларының таксономиялық таралуы негізінде тексеруге болады. Осы критерийлер жиынтығы негізінде аяқталған фосмидтердің 155-і алынған C. симбиоз, он анықталмаған бактериялардан және үш қабылдаушы донордан.

    Деректер жиынының жалпы геномдық көрінісі рибосомалық ақуыздарды, амино-ацил тРНҚ синтазаларын және анықталған транскрипция, трансляция және репликация механизмдерін қоса, бірақ олармен шектелмей, бірнеше негізгі процестердің сақталған компоненттерін кодтайтын гендердің толық немесе артық жиынтықтарын анықтау негізінде анықталды. 155 архейлік фосмидтер жиынтығының ішінде. Орташа алғанда, берілген санаттағы әрбір геннің екі данасы анықталды (жарияланбаған деректер), болжанған 2-Мб геномының 2-3 еселік қамтуына сәйкес. C. symbiosum популяциясының құрылымының алдыңғы зерттеулерінде рибосомалық деңгейде шамамен 99% нуклеотид сәйкестігін көрсететін, бірақ рибосомалық оперонға іргелес геномдық аралықтарда 70% және 90% аралығындағы нуклеотидтердің сәйкестігін көрсететін екі қатар өмір сүретін риботиптік нұсқалар, a және b анықталды [30]. Нуклеотидтердің сәйкестендіруіндегі бұл өзгерістерге қарамастан, геннің мазмұны мен тәртібі екі риботип арасында сақталған [30]. Бұл зерттеу жеке фосмидтік тізбектерді талдауға негізделген автотрофты көміртекті ассимиляциялау және аммиак тотығу жолдарына назар аударады және a немесе b типтерінен алынған тізбектерді ажыратуға тырыспайды. Гетерогенділік мәселесі және a-типті және b-типті геномдық тіректерді құрастыру C. symbiosum толық геномдық тізбегін зерттейтін болашақ жұмыстың тақырыбы болады (Hallam және т.б., жарияланбаған деректер).

    C. symbiosum-дағы автотрофты көміртекті ассимиляция гендері

    Жинақталмаған C. symbiosum геномдық тізбектеріндегі автотрофты метаболизмнің потенциалды эффекторларын анықтау үшін автотрофты СО-ның төрт белгілі жолының әрқайсысын жүйелі түрде іздеу.2 бекіту жүргізілді (Материалдар мен әдістерді қараңыз). Оларға мыналар жатады: (1) бір бағытты қалпына келтіретін пентозофосфат циклі [34], (2) екі жақты қалпына келтіретін ацетилкоэнзим А (КоА) жолы [35], (3) тотықсыздандырғыш үшкарбон қышқылының жолы [36] және (4) бір бағытты 3-гидроксипропионат циклі [37]. Әрбір жол диагностикалық ферменттердің жиынымен анықталады. Редукциялық пентозофосфат циклі рибулоза 1,5-бисфосфаткарбоксилаза, фосфорибулокиназа және седогептулоза бисфосфатазаның белсенділігін талап етеді [38]. Тотықсыздандырғыш ацетил-КоА жолы көміртегі тотығы дегидрогеназасының белсенділігін талап етеді [39]. Тотықсыздандырғыш TCA (үшкарбон қышқылы) циклі цитрат-лиаза, 2-оксоглутарат:ферредоксиноксидоредуктаза және фумаратредуктазаның белсенділігін талап етеді [40]. Ақырында, 3-гидроксипропионат циклі ацетил-КоА/пропионил-КоА карбоксилаза [37], малонил-КоА редуктаза [41] және пропионил-КоА синтаза [42] белсенділігін талап етеді. Іздеу нәтижелері 3-гидроксипропионат циклінің және лимон қышқылы циклінің көптеген компоненттерін анықтады (1, 2 және S1 кестелері). 1,5-бисфосфат карбоксилаза/оксигеназа (RubisCO), фосфорибулокиназа, седогептулоза бисфосфатаза және тотықсыздандырғыш пентозофосфат циклін және редукциялық ацетил-КоА циклін білдіретін көміртегі тотығы дегидрогеназасының гомологтары сәйкесінше анықталмады.

    C. symbiosum-да анықталған 3-гидроксипропионат циклінің компоненттері

    3-гидроксипропионат циклі алғаш рет фототрофты жасыл күкіртсіз Chloroflexus aurantiacus бактериясында анықталды [37, 43] және жақында бірнеше термофильді кренархеоттарда танылды. Сульфолобалдар [17, 18, 20, 44]. Бұл жолда әдетте бактериялық май қышқылы биосинтезімен байланысты бірнеше ферменттер, соның ішінде биотинге тәуелді фермент ацетил-КоА/пропионил-КоА карбоксилаза қолданылады [45]. Архейлік липидтерде әдетте май қышқылдары жоқ болғандықтан, ацетил-КоА/пропионил-КоА карбоксилазасының болуы Crenarchaeota 3-гидроксипропионат циклі арқылы автотрофты көміртекті ассимиляциялау үшін қажетті, бірақ жеткілікті дәлел емес.

    Ацетил-КоА/пропионил-КоА карбоксилазасын қоса, 3-гидроксипропионат циклін делдалдық сегіз сатының құрамдастарын кодтайды деп болжанған гендер C. symbiosum фосмидті тізбегінде бірмәнді анықталды (1 және S1 кестелері және 1-сурет). Ацетил-КоА/пропионил-КоА карбоксилаза суббірліктерін кодтайтын гендік тізбектерді қамтитын фосмидтер ұзындығы шамамен 1,29 миллион бит болатын бір контигке жиналуы мүмкін C. симбиозум SSU-LSU рибосомалық РНҚ опероны, бұл сәйкестендіру схемасын одан әрі күшейтеді (Hallam және т.б., жарияланбаған деректер). Малонил-КоА редуктаза [41] және пропионил-КоА синтаза [42] арқылы ұсынылған төрт қосымша қадамды түпкілікті анықтау мүмкін болмады, өйткені ішінара осы қадамдарға делдалдық жасайтын арнайы ферменттер архейлік доменде, соның ішінде белгілі архейлік топтарда сипатталмаған күйінде қалады. 3-гидроксипропионат циклінің толық каталитикалық түрі [18, 20]. Осы қиындыққа қарамастан, екі ферментке кандидаттар болжамды жолмен байланысты функциялары бар сақталған домендерді қамтитын ашық оқу кадрларын анықтау негізінде алдын ала тағайындалуы мүмкін. 3-гидроксипропионат циклінің негізгі компоненттерінен басқа биотин лигазасы (бірА) in vivo карбоксилаза кешенін жинақтау және белсендіру үшін қажетті заттар да анықталды (1 және S1 кестелері). M. sedula [18, 20] биохимиялық бақылауларға сәйкес, глиоксилаттан ацетил-КоА регенерациясына қажетті сукцинил-КоА/малаттрансферазаны немесе L-малил-КоА лиазасын кодтайтын гомологтық гендер C. symbiosum-да анықталмады. фосмидті тізбектер.

    Әрбір саты келесі ферменттермен жүзеге асырылады: (1) ацетил-КоА карбоксилаза, (2-3) малонил-КоА редуктаза, (4-6) пропионил-КоА синтаза, (7) пропионил-КоА карбоксилаза, (8) метилмалонил- КоА эпимераза, (9) метилмалонил-КоА мутаза, (10) сукцинатдегидрогеназа, (11) фумараза, (12) сукцинил-КоА/малат КоА трансфераза және (13) малил-КоА лиаза (B) TCA циклі. Әрбір қадам келесі ферменттердің көмегімен жүзеге асырылады: (1) цитрат синтаза, (2-3) аконитаза, (4) изоцитратдегидрогеназа, (5) 2-оксоқышқыл ферредоксиноксидоредуктаза немесе 2-оксоглютаратдегидрогеназа, (6) сукцинил-КоА синтаза, (7) сукцинатдегидрогеназа, (8) фумараза және (9) малатдегидрогеназа. Редукциялық бағытта қадамдар кері болып, цитрат синтаза (1) цитрат лиазасымен ауыстырылады. Диаграммалар KEGG жол карталарына негізделген және қол жетімді болса, қораптардағы әрбір қадам үшін ферменттердің жіктелу сандарын (EC) қамтиды. Қораптың түсі белгілі бір қадамды кодтайтын гендердің идентификациялық күйін көрсетеді. Қосымша ақпарат алу үшін 1 және 2 кестелерді қараңыз.

    жылы C. aurantiacus, Малонил-КоА редуктазаның белсенділігі құрамында спирт дегидрогеназасы және альдегиддегидрогеназа домендері бар екі функционалды ферментпен байланысты, малонил-КоА-ның малонат жартылай альдегид арқылы 3-гидроксипропионатқа айналуын қамтамасыз етеді [41]. C. symbiosum фосмидті тізбегінде малонил-КоА-ның малонатты жартылай альдегидке айналуына делдалдық потенциалы бар қысқа тізбекті алкогольдегидрогеназа домендерін кодтайтын болжамды 14 ген анықталды (1 және S1 кестелері). Атап айтқанда, үш фосмидада (101G10, C03A05 және C04H09) анықталған бір кандидатта C. aurantiacus малонил-КоА редуктазасының сәйкес аралығына 32% бірдей және 46% ұқсас N-терминалды спирт дегидрогеназа домені бар екені анықталды. Бұл доменге іргелес, 142-аминқышқылдық интервал, 27% бірдей және альдегиддегидрогеназаға ұқсас 40% бұлшық ет, малонат жартылай альдегидті 3-гидроксипропионатқа айналдыруға ықтимал қатысуы да анықталды.

    жылы C. aurantiacus, пропионил-КоА синтазасының белсенділігі құрамында КоА лигаза, энойл-КоА гидратаза және энил-КоА редуктаза домендері бар үш функционалды ферментпен байланысты [42]. Пропионил-КоА синтаза белсенділігімен байланысты үш ферменттік қадамның бірі болып табылатын энил-КоА гидратазасын кодтайтын геннің үш данасы C. symbiosum фосмидті тізбектерінде анықталды (1 және S1 кестелері). C13E07 фосмидінде анықталған энойл-КоА гидратазасының бір көшірмесінде C. aurantiacus пропионил-КоА синтазасына ұқсас 27% және 40% ұқсас 182-аминоқышқыл аралығы болды. Осы ашық оқу шеңберінің бірден жоғары жағында, анықталмаған CoA лигаза қадамының потенциалды эффекторы болып табылатын ацил-КоА синтазасымен байланысты КоА байланыстыратын ақуызды кодтайтын екінші ген анықталды. C жылы.aurantiacus пропионил-КоА синтазасының энойл-КоА редуктазалық домені NAD(P)H-тәуелді кротонил-КоА редуктазаларды қамтитын мырышпен байланыстыратын дегидрогеназалар тобына жатады [42]. C. symbiosum фосмидті тізбектерінде пропионил-КоА синтаза белсенділігіне делдалдық потенциалы бар мырышпен байланыстыратын спирт дегидрогеназаларын кодтайтын гендердің жеті көшірмесі анықталды (1 және S1 кестелері). Үш фосмидте (C04F04, C05C02 және C13G08) анықталған бір кандидат, атап айтқанда, NAD(P)H-тәуелді кротонил-КоА редуктазасына 29% ұқсас және 48% ұқсас болды. Silicibacter sp. TM1040. Барлық үш жағдайда бұл ген цитрат-лиазаның бета суббірлігін кодтайтын екінші гені бар оперонда табылды (төменде қараңыз).

    Біріктірілген бұл бақылаулар C. symbiosum СО үшін 3-гидроксипропионат циклінің өзгертілген нұсқасын кодтау үшін генетикалық әлеуетке ие екенін көрсетеді.2 биомассаға қосылуы. Биохимиялық және физиологиялық зерттеулер осы гипотезаны толық растау және глиоксилат шунты болмаған кезде ацетил-КоА регенерациясының ерекше жолын анықтау үшін қажет болып қала береді.

    C. symbiosum-да анықталған TCA циклінің компоненттері

    TCA циклінің қадамдары қанттардың, майлардың және ақуыздардың тотығу ыдырауын биосинтез және энергия алмасуы үшін прекурсорлық молекулалардың өндірісімен байланыстыратын жасушалық метаболизмдегі орталық клирингтік орталықты анықтайды. Сонымен қатар, белгілі бір прокариоттық организмдерде TCA циклі кері өзгеруі мүмкін, нәтижесінде СО екі молекуласынан оксалоацетат түзіледі.2, осылайша автотрофты көміртегі ассимиляциясының балама жолын қамтамасыз етеді. Цитратсинтаза ферменті TCA циклінің тотығу тармағында оксалоацетат пен ацетил-КоА-ның цитратқа айналуына жауап береді. Редукциялық бағытта жұмыс істейтін TCA циклі бірінші рет Chlorobium limicola [46, 47] сипатталған ATP цитрат лиазасының (АТФ цитрат синтазасы ретінде белгілі) белсенділігін талап етеді. ATP цитрат-лиазасы гендермен кодталады aclA және aclB, экспрессияланған кезде оксалоацетат пен ацетил-КоА түзу үшін цитратты ыдыратуға қабілетті гетеромерлі ферменттік кешен түзеді [48]. Жақында сутегі тотықтыратын термофильді бактерияда АТФ цитрат-лиазаға эволюциялық байланысты балама сипатталған. Hydrogenobacter thermophilus, цитрил-КоА синтаза ферменттерімен бірге цитраттың бөлінуіне делдалдық (ccs) және цитрил-КоА лиаза (ccl) [49, 50].

    C. symbiosum фосмидті тізбегінде тотығу немесе тотықсыздандырғыш TCA циклдарына делдалдық жасайтын тоғыз қадамның компоненттерін кодтау мүмкіндігі бар гендер анықталды (2 және S1 кестелері және 1В сурет). Негізгі TCA компоненттеріне қоса, TCA-ға тәуелді жолдарға көміртегінің тасымалдануын және одан шығуын теңестірудегі осы ферменттердің анаплеротикалық рөліне сәйкес фосфоэнолпируват карбоксикиназа мен фосфоэнолпируват синтазасын кодтайтын гендер анықталды (2 және S1 кестелері және 1В сурет). C. symbiosum фосмидті тізбегінен пируваттың оксалоацетатқа АТФ-тәуелді карбоксилденуіне делдалдық жасайтын пируват карбоксилазасының гомологы табылған жоқ. TCA компоненттерінің салыстырмалы түрде шағын жиыны анықталмады немесе әртүрлі субстрат ерекшеліктері бар жақын туыстар арасындағы ұқсастық деңгейінің жоғары болуына байланысты оңай тағайындалуы мүмкін болмады. Оларға төменде сипатталған цитрат-лиаза және ферредоксиноксидоредуктазаның суббірліктері жатады.

    Тотығу TCA циклі жағдайында цитраттың оксалоацетатқа айналуының толық дерлік жолын цитрат синтазасын, аконитазаны, изоцитратдегидрогеназаны, сукцинил-КоА синтазасын кодтайтын гендердің кем дегенде бір көшірмесін анықтау негізінде қайта құруға болады. , сукцинатдегидрогеназа, фумараза және малатдегидрогеназа (2 және S1 кестелері және 1В сурет). 5-қадам (1В-суретті қараңыз) 2-оксоглутараттың сукцинил-КоА-ға айналуын біржақты анықтау мүмкін емес, өйткені пируват, 2-изокетовалерат, 2-изокетовалерат, немесе 2-оксоглютарат (2 және S1 кестелері). 2-оксоқышқылды:ферредоксиноксидоредуктаза суббірліктерін кодтайтын оперондары бар төрт фосмидтер C. симбиоз тізбегінде (C01A08, C17D04, C05B02 және C05G02) анықталғанымен, қабаттасқан және іргелес аралықтарды мұқият тексеру олардың ортақ синтендік интервалдардан тұратыны анықталды. бөлек донорлардан алынған эквивалентті геномдық интервалды қамту (S1 кесте, жарияланбаған деректер). жылы Clostridium thermoaceticum, пируват: ферредоксиноксидоредуктаза пируваттың СО-ға дейін тотығу декарбоксилденуінде де қызмет ететіні көрсетілген.2 және ацетил-КоА, және пируват түзу үшін ацетил-КоА карбоксилдену [51]. Бұл мүмкін C. симбиоз, сияқты C. thermoaceticum, TCA-ға тәуелді қадамдардың бірінде немесе бірнешеуінде алға және кері реакцияларға делдалдық жасайтын көп функциялы ферменттер кешенін кодтайды. Осы кешеннің пируватқа, 2-изокетовалератқа немесе 2-оксоглутаратқа қатысты ерекшелігін анықтау үшін функционалдық зерттеулер қажет болып қала береді.

    Редукциялық TCA циклі жағдайында гомологтар жоқ aclA, aclB, ccs, немесе ccl C. symbiosum фосмидті тізбегінде анықталды. Алайда, цитрат-лиазаның бета суббірлігін кодтайтын гендер бар үш фосмид (C04F04, C05C02 және C13G08) (цитЕ), цитрил-КоА-ның ацетил-КоА-ға және оксалоацетатқа айналуына делдалдық жасайтыны анықталды (2 және S1 кестелері). Бактерияларда, сілтеме Е цитрат-КоА трансферазасын кодтайтын гендер бар оперонның бөлігі ретінде болады (citF), және ацил тасымалдаушы ақуыздың суббірлігі (citD). Цитрат-лиазаның бактериялық гомологтары цитраттың ашыту жолдарында белгілі рөл атқарады [52, 53]. Дегенмен, архейлік цитрат лиазаларының функционалдық аспектілері туралы аз мәлімет бар. C. symbiosum-қа ұқсас жағдай факультативті гетеротрофты кренархеонда сипатталған, Thermoproteus tenax, мұнда бір ген цитрат-лиазаның бета суббірлігін кодтайды деп болжаған (цитЕ) геном тізбегінің жобасында анықталды [54]. үшін тікелей гомологтар жоқ citD немесе citF анықталды. Дегенмен, авторлар екі ген көршілес деп болжайды CitE, ацетил-КоА синтетаза және ацетил-КоА трансфераза/карнитиндегидратазаны кодтайтын болжамды сәйкесінше жетіспейтін цитрат-КоА трансфераза және ацил тасымалдаушы бөлімшелерін толтыру мүмкіндігі бар [54]. Қазіргі уақытта T. tenax-тағы ATP цитрат-лиаза белсенділігі өлшенбеген күйінде қалады, дегенмен жақын туысы Thermoproteus neutrophilus-те 13 C-таңбалау зерттеуі автотрофты түрде өскен жасушалардағы редукциялық TCA циклінің жұмысымен сәйкес келетін біріктіру үлгілерін сәтті өлшеген [22, 24] . Ұқсас T. tenax, тікелей гомологтары жоқ citF немесе citD Ацетил-КоА синтетазаларын кодтайтын байланысы жоқ гендер төрт бөлек фосмидтерде (C01C01, C17E03, C07D05 және C13E07) анықталғанымен, C. symbiosum фосмидті тізбегінде анықталды. Керісінше T. tenax, ацети-КоА трансфераза/карнитиндегидратаза үшін гомологтар анықталған жоқ.

    Біріктірілген деректер C. symbiosum органикалық көміртекті тұтынуда және амин қышқылы мен кофактор биосинтезі үшін аралық өнімдерді өндіруде тотығу TCA циклін немесе цитрат пен цитрат арасындағы тотығу тармағын көрсететін TCA циклінің жылқы нұсқасын пайдаланады деп болжайды. 2-оксоглутарат және тек биосинтетикалық мақсаттар үшін оксалоацетат пен сукцинат арасындағы қалпына келтіретін тармақ.

    C. symbiosum-дағы аммиак тотығуының потенциалды режимі

    Хемолитоавтотрофты аммиак тотығуы жасушаның өсуіне, көміртекті ассимиляцияға және протонның қозғаушы күшін құруға пайдаланылатын энергия мен қалпына келтіретін эквиваленттерді шығарады. Nitrosomonas europaea және сияқты бактерияларда Nitrosospira multiformis, аммиак монооксигеназасы гендермен кодталған α, β және γ мембранамен байланысқан суббірліктерден тұрады амоА, амоВ, және amoC, сәйкесінше аммиактың (NH3) гидроксиламинге (NH2OH). Бұларда NH2OH кейіннен сегіз гем тобынан тұратын филогенетикалық бірегей гомотетрамер гидроксиламиноксидоредуктазаның белсенділігі арқылы нитритке айналады [55]. Аммиакты тотықтырғыш бактериялардың ішінде үш данаға дейін амо сақталған ген тәртібімен оперон болуы мүмкін, amoCAB [55]. C. symbiosum фосмидті тізбегінде шамамен 6 Кб аралықта бірге орналасқан болжамды α, β және γ суббірліктерін кодтайтын гендерді қамтитын екі фосмида (C07D08 және C18D02) анықталды (3 және S1 кестелері және 2, 4 және суреттері). S1). The C. симбиоз амоА, амоВ, және amoC гендер ақуыздарды 26% ұқсас және 40% ұқсас, 25% ұқсас және 44% ұқсас және 50% ұқсас және 32% сәйкес α, β және γ суббірліктерімен кодтайды деп болжанған. N. multiformis, N. oceani, және N. europaea, тиісінше. C. symbiosum фосмидті тізбегінде 31% ұқсас және N. europaea γ3 қосалқы бірлігіне 51% ұқсас γ суббірлігін кодтайтын екінші байланыссыз ген де анықталды (1 және S1 кестелері және 4В сурет). C. symbiosum аммиак монооксигеназасының қосалқы бөлімшелерімен байланысты болжамды трансмембраналық домендерді талдау α, β және γ бөлімшелерінде сәйкесінше 6, 2 және 4 мембраналық аралықты анықтады, бұл сәйкес N қосалқы бөлімшелердегі 6, 2 және 6 мембраналық аралықтармен салыстырғанда. europaea (Материалдар мен әдістерді қараңыз).