Кандидат на фосфат Accumulibacter
| Кандидат на фосфат Accumulibacter | |
|---|---|
| |
| Candidatus Accumulibacter phosphatis (синие клетки) | |
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Сорт: | |
| Заказ: | |
| Семья: | неопределенное место
|
| Род: | |
Candidatus Accumulibacter phosphatis (CAP) представляет собой неклассифицированный тип бетапротеобактерий , который является распространенным членом бактериального сообщества на очистных сооружениях и станциях очистки сточных вод , осуществляющих усиленное биологическое удаление фосфора (EBPR). [ 1 ] и является организмом, накапливающим полифосфаты . Роль CAP в EBPR была выяснена с использованием независимых от культуры подходов, таких как банки клонов 16S рРНК, которые показали, что бетапротеобактерии доминируют в лабораторных реакторах EBPR. [ 2 ] Дальнейшая работа с использованием банков клонов и флуоресцентной in situ гибридизации выявила группу бактерий, тесно связанных с Rhodocyclus, как доминирующего члена лабораторных сообществ. [ 3 ] [ 4 ]
Филогения
[ редактировать ]В настоящее время не существует культивируемых изолятов CAP, поэтому филогения штаммов CAP основана исключительно на методах молекулярной биологии. На сегодняшний день полифосфаткиназа ( ppk1 ) [ 5 ] и PHA-синтаза ( phaC ) [ 6 ] гены использовались для характеристики популяций CAP с более высоким разрешением, чем 16S рРНК. Филогения ppk1 используется чаще и группирует CAP в два основных подразделения: тип I и тип II. Каждый из этих типов имеет ряд клад, которым присвоены буквенные обозначения, например IA, IIA, IIB, IIC. Экологическое обследование очистных сооружений и природных водотоков в Калифорнии и Висконсине в США выявило как минимум пять клад CAP I (IA .. IE) и семь клад CAP II (IIA .. IIG). [ 7 ]
Метаболизм
[ редактировать ]CAP еще предстоит культивировать, но есть возможность обогатить лабораторные сообщества EBPR до 80% CAP. [ 8 ] позволило исследовать его метаболизм с использованием метаомных подходов. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] EBPR обычно связан с тремя стадиями: анаэробной, аэробной и осаждающейся. Чтобы CAP доминировал в реакторах EBPR, они должны иметь возможность процветать в этих условиях. Во время анаэробной фазы CAP может поглощать летучие жирные кислоты и хранить эти простые источники углерода внутриклеточно в виде полигидроксиалканоатов (ПГА). В то же время внутриклеточный полифосфат расщепляется с образованием АТФ, высвобождая фосфат в среду. Во время последующей аэробной фазы PHA используются для производства энергии, а фосфат поглощается из среды с образованием полифосфата. [ 1 ] [ 12 ] Реконструкция генома реактора EBPR, обогащенного CAP IIA, показала, что он содержит два разных типа переносчиков фосфатов: переносчики Pst с высоким сродством и переносчики Pit с низким сродством, а также использует путь деградации гликогена Эмбдена-Мейергофа (EM). [ 9 ] Кроме того, геном CAP IIA содержит гены фиксации азота и CO 2 , что указывает на то, что CAP адаптировался к среде с ограниченным содержанием углерода и азота. Расхождением геномных данных с данными о работе реактора было отсутствие функционального гена респираторной нитратредуктазы. Предыдущая работа показала, что CAP может использовать нитрат в качестве терминального акцептора электронов. [ 13 ] но геномные данные показывают, что периплазматический ген нитратредуктазы не может функционировать в цепи переноса электронов, поскольку в нем отсутствует необходимая субъединица хинолредуктазы. Чтобы решить эти проблемы, лабораторные реакторы EBPR, обогащенные CAP IA и CAP IIA, были протестированы на предмет их способности снижать содержание нитратов. [ 14 ] CAP IA смог связать восстановление нитратов с поглощением фосфатов, тогда как геномно охарактеризованный CAP IIA не смог этого сделать.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Севиор Р.Дж., Мино Т., Онуки М. (апрель 2003 г.). «Микробиология биологического удаления фосфора в системах активного ила» . ФЭМС Микробиол. Преподобный . 27 (1): 99–127. дои : 10.1016/s0168-6445(03)00021-4 . ПМИД 12697344 .
- ^ Бонд П.Л., Хугенхольц П., Келлер Дж., Блэколл Л.Л. (1995). «Структуры бактериального сообщества удаляющих и не удаляющих фосфаты активных илов из реакторов периодического секвенирования» . Appl Environ Microbiol . 61 (5): 1910–1916. Бибкод : 1995ApEnM..61.1910B . дои : 10.1128/аэм.61.5.1910-1916.1995 . ПМК 167453 . ПМИД 7544094 .
- ^ Хессельманн Р.П., Верлен С., Хан Д., ван дер Меер Дж.Р., Цендер А.Дж. (сентябрь 1999 г.). «Обогащение, филогенетический анализ и обнаружение бактерий, обеспечивающих усиленное биологическое удаление фосфатов в активном иле». Syst Appl Микробиол . 22 (3): 454–465. дои : 10.1016/s0723-2020(99)80055-1 . ПМИД 10553298 .
- ^ Крочетти Г.Р., Хугенхольц П., Бонд П.Л., Шулер А., Келлер Дж., Дженкинс Д., Блэколл Л.Л. (2000). «Идентификация организмов, накапливающих полифосфаты, и создание 16S рРНК-направленных зондов для их обнаружения и количественного определения» . Appl Environ Microbiol . 66 (3): 1175–1182. Бибкод : 2000ApEnM..66.1175C . дои : 10.1128/aem.66.3.1175-1182.2000 . ПМК 91959 . ПМИД 10698788 .
- ^ Хе С., Галл Д.Л., МакМахон К.Д. (2007). « Структура популяции «Candidatus Accumulibacter» в илах с повышенным биологическим удалением фосфора, выявленная с помощью генов полифосфаткиназы» . Appl Environ Microbiol . 73 (18): 5865–5874. Бибкод : 2007ApEnM..73.5865H . дои : 10.1128/АЕМ.01207-07 . ПМК 2074919 . ПМИД 17675445 .
- ^ Ван Ц, Шао Й, Хуонг В.Т., Пак В.Дж., Пак Дж.М., Чон Ко (2008). «Мелкомасштабная популяционная структура Accumulibacter phosphatis в иле с повышенным биологическим удалением фосфора». J Микробиол Биотехнология . 18 (7): 1290–1297. ПМИД 18667859 .
- ^ Петерсон С.Б., Варнеке Ф., Мадейска Дж., МакМахон К.Д., Хугенхольц П. (2008). «Распространение в окружающей среде и популяционная биология Candidatus Accumulibacter, основного агента биологического удаления фосфора» . Окружающая среда. Микробиол . 10 (10): 2692–2703. дои : 10.1111/j.1462-2920.2008.01690.x . ПМК 2561248 . ПМИД 18643843 .
- ^ Лу Х, Омен А, Вирдис Б, Келлер Дж, Юань З (2006). «Получение высокообогащенных культур фосфатов Candidatus Accumulibacter через чередующиеся источники углерода». Вода Рес . 40 (20): 3838–3848. дои : 10.1016/j.watres.2006.09.004 . ПМИД 17070894 .
- ^ Jump up to: а б Гарсия Мартин Х, Иванова Н, Кунин В, Варнеке Ф, Барри К.В., Макхарди АС, Йейтс С, Хе С, Саламов А.А., Сзето Е, Далин Е, Патнэм Н.Х., Шапиро Х.Дж., Пангилинан Дж.Л., Ригуцос I, Кирпидес Н.К., Блэколл ЛЛ, МакМахон К.Д., Хугенхольц П. (2006). «Метагеномный анализ двух сообществ ила с повышенным биологическим удалением фосфора (EBPR)» . Нат. Биотехнология. (Представлена рукопись). 24 (10): 1263–1269. дои : 10.1038/nbt1247 . ПМИД 16998472 . S2CID 561980 .
- ^ Уилмс П., Векслер М., Бонд П.Л. (2008). «Метапротеомика дает функциональное представление об очистке сточных вод активным илом» . ПЛОС ОДИН . 3 (3): e1778. Бибкод : 2008PLoSO...3.1778W . дои : 10.1371/journal.pone.0001778 . ПМК 2289847 . ПМИД 18392150 .
- ^ Хе С., Кунин В., Хейнс М., Мартин Х.Г., Иванова Н., Ровер Ф., Хугенхольц П., МакМахон К.Д. (2010). «Метатранскриптомный анализ ила, обогащенного Candidatus Accumulibacter phosphatis с улучшенным биологическим удалением фосфора». Окружающая среда. Микробиол . 12 (5): 1205–1217. дои : 10.1111/j.1462-2920.2010.02163.x . ПМИД 20148930 .
- ^ Омен А., Лемос П.С., Карвальо Г., Юань З., Келлер Дж., Блэколл Л.Л., Рейс М.А. (июнь 2007 г.). «Достижения в области усиленного биологического удаления фосфора: от микро до макромасштаба». Вода Рес . 41 (11): 2271–2300. дои : 10.1016/j.watres.2007.02.030 . ПМИД 17434562 .
- ^ Конг Ю., Нильсен Дж.Л., Нильсен П.Х. (2004). «Микроавторадиографическое исследование полифосфатаккумулирующих бактерий, родственных Rhodocyclus, на полномасштабных установках усиленного биологического удаления фосфора» . Appl Environ Microbiol . 70 (9): 5383–5390. Бибкод : 2004ApEnM..70.5383K . дои : 10.1128/АЕМ.70.9.5383-5390.2004 . ПМК 520863 . ПМИД 15345424 .
- ^ Флауэрс Дж.Дж., Хе С., Йилмаз С., Ногера Д.Р., МакМахон К.Д. (2009). «Способность денитрификации двух биологических осадков удаления фосфора, в которых доминируют разные клады Candidatus Accumulibacter» . Представитель Environ Microbiol . 1 (6): 583–588. дои : 10.1111/j.1758-2229.2009.00090.x . ПМЦ 2929836 . ПМИД 20808723 .
