Нитроспира московская
| Нитроспира московская | |
|---|---|
Научная классификация 
| |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Нитроспирота |
| Сорт: | Нитроспира |
| Заказ: | Нитроспиралы |
| Семья: | Нитроспировые |
| Род: | Нитроспира |
| Разновидность: | Н. московский
|
| Биномиальное имя | |
| Нитроспира московская Гаррити и др. 2001 г. [ 1 ]
| |
Nitrospira moscoviensis была второй бактерией, отнесенной к наиболее разнообразному типу нитритокисляющих бактерий Nitrospirae . [ 2 ] [ 3 ] Это грамотрицательная , неподвижная, факультативная литоавтотропная бактерия, обнаруженная в Москве , Россия, в 1995 году. [ 2 ] Название рода Nitrospira микроба, происходит от приставки «нитро», происходящей от нитрита, донора электронов и «спиры», означающей катушку или спираль, полученной из формы микроба. [ 4 ] Видовое название moscoviensis происходит от Москвы, где вид был впервые обнаружен. [ 4 ] N. moscoviensis потенциально может быть использован в производстве биоразлагаемых полимеров . [ 2 ]
История
[ редактировать ]В 1995 году Силке Эрих обнаружила Nitrospira moscoviensis в образце, взятом из разрушенной эрозией железной трубы. [ 2 ] Труба была частью системы отопления в Москве, Россия. [ 2 ] Ржавчину перенесли в культуру, из которой можно было выделить клетки. [ 2 ] Для оптимального роста Эрих и его команда культивировали клетки на среде минеральных солей при температуре 39 °C и pH 7,6–8,0. [ 2 ]
Морфология
[ редактировать ]Nitrospira moscoviensis классифицируется как грамотрицательная , неподвижная и имеющая изогнутую палочковидную форму . [ 2 ] Изогнутые стержни имеют длину примерно 0,9–2,2 мкм и ширину 0,2–0,4 мкм. [ 2 ] N. moscoviensis может существовать как в водной, так и в наземной среде обитания и размножается с помощью бинарного деления . [ 2 ] Отличительными особенностями N. moscoviensis является отсутствие внутрицитоплазматических мембран и наличие у карбоксисом метеористого периплазматического пространства . [ 5 ]
Метаболизм
[ редактировать ]Nitrospira moscoviensis — факультативный литоавтотроф, обычно называемый хемолитоавтотрофом . [ 2 ] В аэробной среде N. moscoviensis получает энергию путем окисления нитрита в нитрат. [ 5 ] Без элемента молибдена нитрит-окисляющая система не будет функционировать. [ 5 ] Когда N. moscoviensis находится в среде, свободной от нитритов, он может использовать аэробное окисление водорода. [ 3 ] Когда N. moscoviensis восстанавливает нитрит, используя водород в качестве донора электронов, рост блокируется. [ 3 ] Ключевым отличием N. moscoviensis системы окисления нитритов является местоположение; в отличие от большинства систем, окисляющих нитраты, он не локализован в цитоплазматической мембране . [ 5 ] Кирштейн и Бок (1993) предположили, что расположение нитрит-окисляющей системы напрямую соответствует N. moscoviensis, имеющему увеличенное периплазматическое пространство . [ 6 ] При окислении нитрата за пределами цитоплазматической мембраны для протонного градиента не требуется пермеазная нитритная система . [ 5 ] Экзоцитоплазматическое окисление нитрита также предотвращает накопление токсичного нитрита в цитоплазме. [ 5 ] Другой важной метаболической способностью N. moscoviensis является его способность расщеплять мочевину до аммиака и CO 2 . [ 3 ] Способность использовать мочевину напрямую связана с наличием генов, кодирующих уреазу, что интересно, поскольку большинство бактерий, окисляющих нитрит, не способны использовать аммиак в качестве источника энергии. [ 3 ] Гены, кодирующие уреазу , катализируют гидролиз мочевины с образованием аммиака и карбамата . [ 3 ]
Экология
[ редактировать ]Nitrospira moscoviensis растет при температуре от 33 до 40 °С и рН 7,6-8,0 с оптимальной концентрацией нитритов 0,35 нМ. [ 2 ] Nitrospira moscoviensis играет ключевую роль в двухэтапном процессе азотистого цикла . [ 3 ] На первом этапе нитрификации требуется бактерия, окисляющая аммиак (AOB) или архея, окисляющая аммиак (AOA), за которой следует бактерия, окисляющая нитрит (NOB). [ 3 ] Уникальная способность N. moscoviensis расщеплять мочевину на аммиак и углекислый газ позволяет устанавливать симбиотические отношения с микроорганизмами, окисляющими аммиак (АОМ), у которых отсутствует способность к производству уреазы, также известная как отрицательный АОМ. [ 3 ] Корреляция в предпочтениях окружающей среды между Nitrospira видами с геном nxrB , кодирующим β-субъединицу нитрооксидоредуктазы, и видами AOM с геном amoA еще раз подтвердила эту взаимосвязь. [ 7 ] N. moscoviensis обеспечивает аммиак посредством гидролиза мочевины этим окисляющим аммиак микроорганизмам, которые, в свою очередь, производят нитрит, основной источник энергии N. moscoviensis . [ 3 ] Взаимосвязь между уреолитическими нитритокисляющими бактериями и отрицательным АОМ называется реципрокным питанием . [ 3 ] На сегодняшний день виды Nitrospira признаны в естественной среде основным средством окисления нитритов, включая почвы, активный ил , океанскую и пресную воду, горячие источники и водоочистные сооружения . [ 8 ]
Геномика
[ редактировать ]После выделения N. moscoviensis был секвенирован доктором Эрихом и соавт. геном [ 2 ] Его геном размером 4,59 МБ имеет содержание GC 56,9+/-0,4 мол.% с предсказанными 4863 кодирующими последовательностями . [ 2 ] [ 3 ] N. moscoviensis Было обнаружено, что последовательности гена 16S рРНК на 88,9% сходны с последовательностями гена N. marina . [ 2 ] Несмотря на относительно низкое сходство с N. marina , N. moscoviensis был отнесен к типу Nitrospirae, главным образом, из-за общих морфологических особенностей, включая наличие расширенного периплазматического пространства. [ 2 ]
Полностью секвенированный геном Nitrospira moscoviensis предоставил полезную филогенетическую информацию, выходящую за рамки исследований последовательности 16S рРНК. [ 7 ] Открытие гена, кодирующего β-субъединицу нитритооксидоредуктазы , nxrB , из N. moscoviensis в качестве функционального генетического маркера Nitrospira , не только подтвердило предыдущие филогенетические классификации 16S рРНК внутри этого типа, но и открыло новое понимание природы Nitrospira . богатство земной среды . [ 7 ] Тип расширился от двух бактерий, N. marina и N. moscoviensis , до 6-разветвленных родов, состоящих из характерно разнообразной группы нитрит-окисляющих бактерий, при этом N. moscoviensis находится в линии II. [ 8 ]
Биотехнология
[ редактировать ]Цитоплазма Nitrospira moscoviensis содержит гранулы полигидроксибутирата (ПГБ). [ 2 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гаррити, Джордж; Кастенхольц, Ричард В.; Бун, Дэвид Р., ред. (2001). Руководство Берджи по систематической бактериологии (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. стр. 451–453 . ISBN 978-0-387-21609-6 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Эрих, С; Беренс, Д; Людвиг, В; Бок, Э (1995). «Новая облигатно хемолитоавтотрофная нитрит-окисляющая бактерия nitrospira moscoviensis sp. nov. и ее филогенетическое родство». Арка Микробиол . 164 (1): 16–23. дои : 10.1007/BF02568729 . ПМИД 7646315 . S2CID 2702110 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Кох, Х.; Люкер, С.; Альбертсен, М.; Китцингер, К.; Гербольд, К.; Спик, Э.; Даймс, Х. (2015). «Расширенная метаболическая универсальность вездесущих нитритокисляющих бактерий рода nitrospira» . Труды Национальной академии наук США . 112 (36): 11371–11376. дои : 10.1073/pnas.1506533112 . ПМЦ 4568715 . ПМИД 26305944 .
- ^ Jump up to: а б Уотсон, Юго-Запад; Бок, Э.; Валуа, ФРВ; Уотербери, Дж. Б.; Шлоссер, Ю (1986). «Nitrospira marina gen. nov. sp. nov.: хемолитотрофная нитрит-окисляющая бактерия». Арка Микробиол . 144 (1): 1–7. дои : 10.1007/BF00454947 . S2CID 29796511 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Спик, Э.; Эрих, С; Ааманд, Дж; Бок, Э. (1998). «Выделение и иммуноцитохимическая локализация нитритокисляющей системы у Nitrospira moscoviensis». Арка Микробиол . 169 (3): 225–230. дои : 10.1007/s002030050565 . ПМИД 9477257 . S2CID 21868756 .
- ^ Кирштейн, К; Бок, Э (1993). «Тесное генетическое родство между нитритоксидоредуктазой Nitrobacter hamburgensis и нитратредуктазами Escherichia coli». Арка Микробиол . 160 (6): 447–453. дои : 10.1007/BF00245305 . ПМИД 8297210 . S2CID 22834340 .
- ^ Jump up to: а б с Пестер, Майкл; Майкснер, Франк; Берри, Дэвид; Раттей, Томас; Кох, Ханна; Люкер, Себастьян; Новка, Борис; Рихтер, Андреас; Шпик, Ева (01 октября 2014 г.). «NxrB, кодирующий бета-субъединицу нитрит-оксидоредуктазы, как функциональный и филогенетический маркер нитрит-окисляющих Nitrospira» . Экологическая микробиология . 16 (10): 3055–3071. дои : 10.1111/1462-2920.12300 . ISSN 1462-2920 . ПМИД 24118804 .
- ^ Jump up to: а б Новка, Борис; Прочь, Сандра; Даймс, Хольгер; Шпик, Ева (01 марта 2015 г.). «Улучшенная стратегия изоляции позволила фенотипически дифференцировать два штамма Nitrospira из широко распространенных филогенетических линий» . ФЭМС Микробиология Экология . 91 (3): fiu031. дои : 10.1093/femsec/fiu031 . ISSN 1574-6941 . ПМИД 25764560 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Нойбахер, Эльке; Праст, Марио; Клевен, Эрнст-Йозеф; Бернингер, Ульрике-Габриэле (2007). «Выпас инфузорий на Nitrosomonas europaea и Nitrospira moscoviensis: является ли селективность фактором азотного цикла в природных водных системах?». Гидробиология . 596 (1): 241–250. дои : 10.1007/s10750-007-9100-7 . ISSN 0018-8158 . S2CID 28520940 .
- Лакер, С.; Вагнер, М.; Майкснер, Ф.; Пеллетье, Э.; Кох, Х.; Вашери, Б.; Раттей, Т.; Дамсте, JSS; Спик, Э.; Ле Паслье, Д.; Даймс, Х. (2010). «Метагеном Nitrospira освещает физиологию и эволюцию глобально важных нитритокисляющих бактерий» . Труды Национальной академии наук . 107 (30): 13479–13484. дои : 10.1073/pnas.1003860107 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 2922143 . ПМИД 20624973 .
