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Jan 01, 2024

クローズドゲノムにより海水種のカンジダトゥス・エレクトロネーマが明らかになり、海水ケーブル細菌と淡水ケーブル細菌の境界に新たな光が当たる

The ISME Journal volume 17、pages 561–569 (2023)この記事を引用 2662 アクセス数 1 引用数 20 Altmetric Metrics の詳細 Desulfobulbaceae 科のケーブル バクテリアはセンチメートル長の糸状菌です

ISME Journal volume 17、561–569 ページ (2023) この記事を引用する

2662 アクセス

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20 オルトメトリック

メトリクスの詳細

Desulfobulbaceae 科のケーブル バクテリアは長さセンチメートルの糸状バクテリアで、長距離の電子伝達を行うことができます。 現在、すべてのケーブル バクテリアは、淡水環境で通常見られる Candidatus Electronema と、海水環境で通常見られる Candidatus Electrothrix の 2 つの候補属に分類されています。 この分類学的枠組みは、16S rRNA 遺伝子配列とメタゲノム構築ゲノム (MAG) 系統発生の両方に基づいています。 しかし、現在利用可能な MAG のほとんどは高度に断片化されており、不完全であるため、ケーブル バクテリアの生理学を解読するために不可欠な重要な遺伝子が欠落している可能性があります。 また、ケーブルバクテリアの閉じた環状ゲノムはまだ公開されていません。 これに対処するために、選択した環境サンプルの Nanopore ロングリードおよび Illumina ショートリード ショットガン シーケンスと単一株の Ca 濃縮を実行しました。 黄色エレクトロネマ。 我々は、2 つの円形コンティグと 1 つのシングルコンティグを含む、複数のケーブル バクテリア MAG を回収しました。 16S rRNA 遺伝子ベースの系統発生によっても確認された系統ゲノム解析により、1 つの環状 MAG と単一コンティグ MAG がケーブル バクテリアの新種として分類され、これを Ca と命名することを提案します。 Electronema halotolerans と Ca. それぞれ、Electrothrix laxa。 Ca. Electronema halotolerans は、以前に認識されていたケーブル バクテリアの淡水属に属しているにもかかわらず、汽水堆積物から回収されました。 代謝予測では、「塩水」Ca と同様に、高塩分環境へのいくつかの適応が示されました。 Electrothrix 種。Ca がどのように作用するかを示します。 Electronema halotolerans は、海洋ケーブル細菌系統と淡水ケーブル細菌系統の間の進化的つながりである可能性があります。

Desulfobulbaceae 科のケーブル バクテリア (Desulfobacterota) は、長距離電子伝達が可能な長さセンチメートルの多細胞糸状細菌です [1、2、3]。 現在の分類学の枠組みによれば、それらはCandidatus Electronema属（淡水ベース）またはCandidatus Electrothrix属（海水ベース）に属します[4]。 ケーブルバクテリアは、淡水および海水の堆積物 [5、6、7] だけでなく、酸素を放出する水生植物の根の周囲にも世界中で見られます [8、9]。

海水と淡水の生息地の生態学的境界線は、微生物学における未解決の課題であり続けています[10]。 これらの水生環境はいくつかの生態学的特徴を共有しているが、塩分濃度とイオン濃度の急激な変化は、高塩分濃度の生息地から低塩分濃度の生息地への移行には、物理​​化学的変化と基質の利用可能性に応じた代謝レパートリーと細胞複合体の実質的な変化を伴うに違いないことを示唆している。 [10、11]。 Na+/H+ 対向輸送体 NhaA が海水ケーブルバクテリアと淡水ケーブルバクテリアの間の潜在的な識別因子として以前に示唆されているにもかかわらず、ケーブルバクテリアにおけるこれらのメカニズムはまだ解明されていません [12]。

現在の代謝モデルは、1 本のケーブル フィラメントに属する細胞が 2 種類の異なる生理的特徴を示す可能性があることを提案しています。つまり、堆積物の深層内の無酸素ゾーンでは、細胞が硫化物を酸化し、その結果生じた電子が導電性構造に沿って有酸素ゾーンに移動します。 、細胞は酸素を減らすためにそれらを利用します[12、13]。 この長距離電子輸送 (LDET) は、ラマン顕微鏡 [3] を使用して実証されており、関与する伝導構造は、硫黄が結合したニッケル基を含む炭水化物とタンパク質で構成されていることが最近提案されており、これは前例のない形態の生体電子であると考えられます。輸送[14]。

濃縮の努力にもかかわらず[12、15]、ケーブルバクテリア種は純粋培養では分離されていません。 したがって、ケーブルバクテリアのゲノム配列を取得するために現在利用可能なアプローチは、微生物群集のショットガン配列決定とメタゲノム構築ゲノム（MAG）の回復によるものです。 ケーブル バクテリアの MAG は以前の研究 [12、13、15] によって発表されていますが、公的に入手可能なケーブル バクテリアのゲノムは現在高度に断片化されており、複数のドラフト ゲノムには 16S rRNA 遺伝子が欠落しており、ゲノム完全性が低下しています。