Родоферакс - Rhodoferax

Родоферакс
Научная классификация е
Домен:Бактерии
Тип:Протеобактерии
Учебный класс:Бетапротеобактерии
Заказ:Burkholderiales
Семья:Comamonadaceae
Род:Родоферакс
Hiraishi et al. 1992 г.
Разновидность

Родоферакс представляет собой род Betaproteobacteria, принадлежащий к пурпурные несерные бактериитрофический.[1] Первоначально Родоферакс виды были включены в род Родоциклюс как Родоциклюс желатиновый-подобная группа.[2] Род Родоферакс был впервые предложен в 1991 году для учета таксономических и филогенетических несоответствий, возникающих из-за его включения в род Родоциклюс.[2] Родоферакс в настоящее время включает четыре описанных вида: Р. ферментанс, R. antarcticus, R. ferrireducens, и R. saidenbachensis.[1][3][4] R. ferrireducens, не хватает типичного фототрофный характер, общий для двух других Родоферакс разновидность.[3] Это различие побудило исследователей предложить создание нового рода, Альбидоферакс, чтобы приспособить этот расходящийся вид.[5] Позднее название рода было исправлено на Альбидиферакс. Исходя из гено- и фенотипических характеристик, A. ferrireducens был переклассифицирован в род Rhodoferax в 2014 г.[4] R. saidenbachensis, второй нефотрофный вид рода Родоферакс был описан Каденом и другие. в 2014.[4]

Таксономия

Родоферакс виды Грамотрицательный палочки диаметром от 0,5 до 0,9 мкм с одним полярным жгутиком.[1] Первые два вида, описанные для рода, Р. ферментанс и R. antarcticus, являются факультативными фотогетеротрофами, которые могут расти анаэробно при воздействии света и аэробно в темноте при атмосферном уровне кислорода.[1] R. ferrireducens является нефототрофным факультативным анаэробом, способным восстанавливать Fe (III) при температурах до 4 ° C.[3] R. saidenbachensis растет строго аэробно и имеет очень низкую скорость деления клеток. [4] Все Родоферакс виды обладают убихиноном и родохинон производные с восьмиэлементными изопреноидными боковыми цепями.[1] Преобладающие жирные кислоты в Родоферакс в клетках присутствуют пальмитолеиновая кислота (16: 1) и пальмитиновая кислота (16: 0), а также 3-ОН октановая кислота (8: 0).[1] Основными каротиноидами, обнаруженными у фототрофных видов, являются сфероиден, ОН-сфероиден и спириллоксантин.[1]

Геномы

По состоянию на 2014 год было секвенировано три генома из рода Родоферакс.[6][7] Последовательность R. ferrireducens Геном T118 был разработан Объединенным институтом генома, и сборка была завершена в 2005 году.[6] В R. ferrireducens геном содержит хромосому размером 4,71 т.п.н. с содержанием GC 59,9% и плазмиду размером 257 т.п.н. с содержанием GC 54,4%.[6] Он имеет 4169 генов, кодирующих белок, шесть генов рРНК и 44 гена тРНК на хромосоме, а также 75 генов. псевдогены.[6] Плазмида содержит 248 генов, кодирующих белок, один ген тРНК и 2 псевдогена.[6] Рассмотрение R. ferrireducens геном указывает на то, что, хотя он не может расти автотрофно, несколько генов, связанных с CO2 фиксация присутствуют.[6] Геном содержит ген большой субъединицы рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы / оксигеназы (рубиско), в то время как малая субъединица отсутствует.[6] Присутствуют и другие ферменты цикла Кальвина, но гены фосфокетолазы и седогептулозо-бисфосфатазы отсутствуют.[6] В геноме также есть несколько генов, предполагающих R. ferrireducens может обладать некоторой способностью противостоять воздействию металлоидов и тяжелых металлов.[6] Эти гены включают предполагаемый насос оттока арсенита и арсенатредуктазу, а также гены, аналогичные генам, обнаруженным у организмов, способных переносить медь, хром, кадмий, цинк и кобальт. Несмотря на свою психротолерантность, в геноме отсутствуют какие-либо известные основные белки холодового шока.[6]

Еще один секвенированный геном этого рода Родоферакс происходит от R. antarcticus.[7] Этот геном состоит из хромосомы размером 3,8 т.п.н. с содержанием GC 59,1% и длиной 198 т.п.н. плазмида с содержанием ГХ 48,4%.[7] Хромосома содержит 4036 предполагаемых открытых рамок считывания (ORF), а плазмида содержит 226 ORF.[7] В геноме 64 тРНК и три гена рРНК.[7] Анализ генома показывает наличие двух форм рубиско.[7] Наличие двух форм может позволить R. antarcticus чтобы воспользоваться заменой CO2 концентрации.[7]

Третий Родоферакс геном Rhodoferax saidenbachensis [4] , был секвенирован Шведским ветеринарным институтом SVA. Содержание GC в геноме размером 4,26 Mb составляет 60,9%. В геноме гена 3949 генов, кодирующих белок, 46 тРНК и шесть генов рРНК. Р. sidenbachensis штамм типа ED16 = DSM22694.

Среды обитания

Родоферакс виды часто встречаются в застойных водных системах, подверженных воздействию света.[1] Изоляты Р. ферментанс Используемые для типового описания рода впервые были выделены из канавной воды и активного ила.[2] Другие среды, из которых был изолирован этот вид, включают воду в прудах и сточные воды.[1][2] В случае R. antarcticus, штаммы были впервые выделены из микробных матов, собранных из соленых прудов на мысе Ройдс, остров Росс, Антарктида.[8] В отличие от других Родоферакс видов, где изолирующие источники подвергались воздействию света, изоляция нефототрофных R. ferrireducens был проведен с использованием анаэробных отложений подземного водоносного горизонта.[3]

Физиология / биохимия

Рост некоторых Родоферакс виды могут поддерживаться аноксигенной фотоорганотрофией, анаэробно-темной ферментацией или аэробным дыханием.[1][2][8] Виды Р. ферментанс и R. antarcticus способны к фототрофному росту с использованием таких источников углерода, как ацетат, пируват, лактат, сукцинат, малат, фумарат, глюкоза, фруктоза, цитрат и аспартат.[1][2][8] Анаэробный рост путем ферментации сахара может осуществляться в темноте с помощью Р. ферментанс, и стимулируется добавлением бикарбоната.[1][2] R. antarcticus еще не продемонстрировал способность ферментировать в темных анаэробных условиях, но способен к аэробной хемоорганотрофии.[1][8] В отличие, R. ferrireducens не способен к фотоорганотрофии или ферментации, но способен к анаэробному росту с использованием органических доноров электронов (например, ацетата, лактата, пропионата, пирувата, малата, сукцината и бензоата) для восстановления Fe (III) до Fe (II).[3]Температуры роста для Родоферакс диапазон видов от 2 до 30 ° C.[1][3][8] Р. ферментанс мезофильный вид с оптимальной температурой роста от 25 до 30 ° C.[1][2] Остальные три вида, R. antarcticus , R. ferrireducens, и R. saidenbachensis являются психротолерантными видами с оптимальной температурой роста выше 15 ° C, но способны расти при температуре около 0 ° C.[1][3][8]

Биотехнологии

В настоящее время исследования в области устойчивой энергетики исследуют применение и конструкцию микробных топливных элементов (MFC) с использованием R. ferrireducens.[9] В MFC бактериальная суспензия представляет собой восстановленное соединение, которое бактерии используют в качестве источника электронов.[9] Бактерии метаболизируют это соединение и переносят высвободившиеся электроны через свои дыхательные сети и в конечном итоге отдают их синтетическому акцептору электронов, также известному как анод.[9] При подключении к катоду бактериальный метаболизм восстановленного соединения генерирует электричество и CO.2.[9] Преимущество MFC перед традиционным производством электроэнергии заключается в прямом преобразовании химической энергии в электричество, повышая эффективность преобразования энергии.[9] Уникальная особенность использования R. ferrireducens По сравнению с другими бактериями, многие другие бактерии требуют добавления медиатора для переноса электронов от бактериальных клеток к аноду.[9] За R. ferrireducensчерез неизвестный мембранный белок электроны направляются напрямую от мембраны к аноду.[9]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п Имхофф, Дж. Ф. (2006). Фототрофный β-протеобактерии. В Прокариотах (стр. 593-601). Springer Нью-Йорк.
  2. ^ а б c d е ж грамм час Hiraishi, A .; Hoshino, Y .; Сато, Т. (1991). "Родоферакс ферментанс ген. nov., sp. nov., фототрофная пурпурная несерная бактерия, ранее называемая Rhodocyclus gelatinosus-подобная группа ". Архив микробиологии. 155 (4): 330–336. Дои:10.1007 / bf00243451.
  3. ^ а б c d е ж грамм Финнеран, К. Т .; Johnsen, C. V .; Ловли, Д. Р. (2003). "Родоферакс ферриредусенс sp. nov., психротолерантная, факультативно анаэробная бактерия, которая окисляет ацетат с восстановлением Fe (III) ». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 53 (3): 669–673. Дои:10.1099 / ijs.0.02298-0. PMID  12807184.
  4. ^ а б c d е Kaden, R .; Sproer, C .; Beyer, D .; Кролла-Сиденштейн, П. (2014-04-01). «Rhodoferax saidenbachensis sp. Nov., Психротолерантная, очень медленно растущая бактерия в семействе Comamonadaceae, предложение о соответствующем таксономическом положении штамма Albidiferax ferrireducens T118T в роду Rhodoferax и исправленное описание рода Rhodoferax». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 64 (Pt 4): 1186–1193. Дои:10.1099 / ijs.0.054031-0. ISSN  1466-5026.
  5. ^ Ramana, C.V .; Sasikala, C .; и другие. (2009). "Альбидоферакс, новый род Comamonadaceae и реклассификация Родоферакс ферриредусенс (Finneran et al. 2003) как Альбидоферакс ферриредусенс гребень. ноя ". Журнал общей и прикладной микробиологии. 55 (4): 301–304. Дои:10.2323 / jgam.55.301.
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j Risso, C .; Sun, J .; Zhuang, K .; Mahadevan, R .; DeBoy, R .; Ismail, W .; Мете, Б. А. (2009). "Сравнение в масштабе генома и метаболическая реконструкция на основе ограничений факультативного анаэробного восстановителя Fe (III) Родоферакс ферриредусенс". BMC Genomics. 10 (1): 447. Дои:10.1186/1471-2164-10-447. ЧВК  2755013. PMID  19772637.
  7. ^ а б c d е ж грамм Чжао, Т. (2011). Секвенирование генома и анализ психрофильных аноксигенных фототрофных бактерий Родоферакс антарктический sp. АНТБР (магистерская диссертация). Извлекаются из http://repository.asu.edu/attachments/57003/content/Zhao_asu_0010N_10967.pdf
  8. ^ а б c d е ж Madigan, M.T .; Jung, D.O .; Woese, C. R .; Ахенбах, Л. А. (2000). "Родоферакс антарктический sp. nov., умеренно психрофильная пурпурная несерная бактерия, выделенная из антарктического микробного мата ". Архив микробиологии. 173 (4): 269–277. Дои:10.1007 / s002030000140. PMID  10816045.
  9. ^ а б c d е ж грамм Рабай, Корнил; Verstraete, Вилли (2005). «Микробные топливные элементы: новая биотехнология для производства энергии». Тенденции в биотехнологии. 23 (6): 291–298. Дои:10.1016 / j.tibtech.2005.04.008. PMID  15922081.