Родоферакс
| Родоферакс | |
|---|---|
Научная классификация 
| |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Псевдомонадота |
| Сорт: | Бетапротеобактерии |
| Заказ: | Буркхолдериалес |
| Семья: | Комамонадовые |
| Род: | Родоферакс Хираиши и др. 1992 год |
| Разновидность | |
Родоферакс — род бетапротеобактерий, принадлежащих к пурпурным несерным бактериям . [ 1 ] Первоначально виды Rhodoferax были включены в род Rhodocyclus как группа Rhodocyclus студенистоподобных . [ 2 ] Род Rhodoferax был впервые предложен в 1991 году для устранения таксономических и филогенетических несоответствий, возникающих в результате его включения в род Rhodocyclus . [ 2 ] Родоферакс в настоящее время включает четыре описанных вида: R.fermentans , R.antarcticus , R.ferrireducens и R.saydenbachensis . [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] R. Ferrireducens лишен типичного фототрофного характера, свойственного двум другим Rhodoferax . видам [ 3 ] Это различие побудило исследователей предложить создание нового рода Albidoferax , чтобы приспособить этот различающийся вид. [ 5 ] Позднее название рода было исправлено на Albidiferax . На основании гено- и фенотипических особенностей в 2014 г. A. Ferrireducens был реклассифицирован в род Rhodoferax. [ 4 ] R.saydenbachensis, второй нефототрофный вид рода Rhodoferax, был описан Kaden et al. в 2014 году. [ 4 ]
Таксономия
[ редактировать ]Rhodoferax Виды представляют собой грамотрицательные палочки диаметром от 0,5 до 0,9 мкм с одним полярным жгутиком. [ 1 ] Первые два вида, описанные для этого рода, R.fermentans и R.antarcticus , являются факультативными фотогетеротрофами, которые могут расти анаэробно при воздействии света и аэробно в темных условиях при атмосферном уровне кислорода. [ 1 ] R. Ferrireducens — нефототрофный факультативный анаэроб, способный восстанавливать Fe(III) при температуре до 4 °C. [ 3 ] R.sayenbachensis растет строго аэробно и имеет очень низкую скорость деления клеток. [ 4 ] Все Rhodoferax виды содержат производные убихинона и родохинона с восьмизвенными изопреноидными боковыми цепями. [ 1 ] Доминирующими жирными кислотами в клетках родаферакса являются 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
[ редактировать ]По состоянию на 2014 год было секвенировано три генома рода Rhodoferax . [ 6 ] [ 7 ] Секвенирование генома R. Ferrireducens T118 было проведено Объединенным институтом генома, а сборка была завершена в 2005 году. [ 6 ] Геном R. Ferrireducens содержит хромосому размером 4,71 Мб 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 псевдогенов . [ 6 ] Плазмида содержит 248 генов, кодирующих белок, один ген тРНК и 2 псевдогена. [ 6 ] Изучение генома R.ferrireducens показывает, что, хотя он не может расти автотрофно, CO 2 . присутствует несколько генов, связанных с фиксацией [ 6 ] Геном содержит ген большой субъединицы рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы/оксигеназы (рубиско), тогда как малая субъединица отсутствует. [ 6 ] Присутствуют и другие ферменты цикла Кальвина, но гены фосфокетолазы и седогептулозо-бисфосфатазы отсутствуют. [ 6 ] Геном также содержит несколько генов, позволяющих предположить, что 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 тем, которые обнаружены в организмах, способных переносить медь, хром, кадмий, цинк и кобальт. Несмотря на психротолерантность, в геноме, по-видимому, отсутствуют какие-либо известные основные белки холодного шока. [ 6 ]
Другой секвенированный геном рода Rhodoferax происходит от R. antarcticus . [ 7 ] Этот геном состоит из хромосомы размером 3,8 Мб с содержанием GC 59,1% и плазмиды размером 198 т.п.н. с содержанием GC 48,4%. [ 7 ] Хромосома содержит 4036 предполагаемых открытых рамок считывания (ORF), а плазмида содержит 226 ORF. [ 7 ] В геноме находится 64 тРНК и три гена рРНК. [ 7 ] Анализ генома выявляет наличие двух форм рубиско. [ 7 ] Наличие двух форм может позволить R. antarcticus воспользоваться изменением концентрации CO 2 . [ 7 ]
Третий геном родоферакса , Rhodoferaxsayenbachensis. [ 4 ] , был секвенирован Шведским ветеринарным институтом SVA. Содержание GC генома размером 4,26 Мб составляет 60,9%. В геноме типового штамма R.sidenbachensis ED16 = DSM22694 имеется 3949 генов, кодирующих белок, 46 генов тРНК и шесть генов рРНК.
Места обитания
[ редактировать ]Виды Rhodoferax часто встречаются в стоячих водных системах, подверженных воздействию света. [ 1 ] Изоляты R.fermentans, использованные для типового описания рода, были впервые выделены из канавной воды и активного ила. [ 2 ] Другие среды, из которых был изолирован этот вид, включают прудовую воду и сточные воды. [ 1 ] [ 2 ] В случае R. antarcticus штаммы были впервые выделены из микробных матов, собранных в соленых прудах на мысе Ройдс, остров Росс, Антарктида. [ 8 ] В отличие от других видов Rhodoferax , где источники выделения подвергались воздействию света, выделение нефототрофного R. Ferrireducens осуществлялось с использованием анаэробных подземных водоносных отложений. [ 3 ]
Физиология/биохимия
[ редактировать ]Рост некоторых видов Rhodoferax может поддерживаться аноксигенной фотоорганотрофией, анаэробно-темновым брожением или аэробным дыханием. [ 1 ] [ 2 ] [ 8 ] Виды R.fermentans 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 посредством ферментации сахара может осуществляться R. Fermentans в темноте и стимулируется добавлением бикарбоната. [ 1 ] [ 2 ] R. antarcticus пока не продемонстрировал способности к ферментации в темновых анаэробных условиях, но способен к аэробной хемоорганотрофии. [ 1 ] [ 8 ] Напротив, R. Ferrireducens не способен к фотоорганотрофии или ферментации, но способен к анаэробному росту с использованием органических доноров электронов (т.е. ацетата, лактата, пропионата, пирувата, малата, сукцината и бензоата) для восстановления Fe(III) до Fe( II). [ 3 ] Температура роста видов Rhodoferax колеблется от 2 до 30 °C. [ 1 ] [ 3 ] [ 8 ] R.fermentans — мезофильный вид с оптимальной температурой роста от 25 до 30 °C. [ 1 ] [ 2 ] Остальные три вида, R. antarcticus , R.ferrireducens и R.sayenbachensis , являются психротолерантными видами с оптимальной температурой роста выше 15 °C, но способны расти при температуре около 0 °C. [ 1 ] [ 3 ] [ 8 ]
Биотехнология
[ редактировать ]В настоящее время исследования в области устойчивой энергетики изучают применение и разработку микробных топливных элементов (МТЭ) с использованием R. Ferrireducens . [ 9 ] В МФЦ бактериальная суспензия содержит восстановленное соединение, которое бактерии используют в качестве источника электронов. [ 9 ] Бактерии метаболизируют это соединение и переносят высвободившиеся электроны через 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 МТЭ перед обычным производством электроэнергии заключается в прямом преобразовании химической энергии в электричество, что повышает эффективность преобразования энергии . [ 9 ] Уникальная особенность использования R. Ferrireducens по сравнению с другими бактериями заключается в том, что многим другим бактериям требуется добавление медиатора для переноса электронов от бактериальных клеток к аноду. [ 9 ] У R. Ferrireducens электроны передаются напрямую от мембраны к аноду через неизвестный мембранный белок. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Имхофф, Дж. Ф. (2006). Фототрофные β-протеобактерии . В «Прокариотах» (стр. 593–601). Спрингер Нью-Йорк.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Хираиси, А.; Хосино, Ю.; Сато, Т. (1991). « Rhodoferaxfermentans gen. nov., sp. nov., фототрофная пурпурная несерная бактерия, ранее известная как группа Rhodocyclus gelatinosus ». Архив микробиологии . 155 (4): 330–336. дои : 10.1007/bf00243451 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Финнеран, Коннектикут; Джонсен, резюме; Ловли, Д.Р. (2003). « Rhodoferax Ferrireducens sp. nov., психротолерантная, факультативно анаэробная бактерия, окисляющая ацетат с восстановлением Fe (III)» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 53 (3): 669–673. дои : 10.1099/ijs.0.02298-0 . ПМИД 12807184 .
- ^ Jump up to: а б с д и Каден, Р.; Спроер, К.; Бейер, Д.; Кролла-Сиденштейн, П. (1 апреля 2014 г.). «Rhodoferaxsayenbachensis sp. nov., психротолерантная, очень медленно растущая бактерия семейства Comamonadaceae, предложение о соответствующем таксономическом положении штамма Albidiferax Ferrireducens T118T в роде Rhodoferax и исправленное описание рода Rhodoferax» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 64 (Часть 4): 1186–1193. дои : 10.1099/ijs.0.054031-0 . ISSN 1466-5026 .
- ^ Рамана, CV; Сасикала, К.; и др. (2009). « Альбидоферакс , новый род Comamonadaceae и реклассификация Rhodoferax Ferrireducens (Finneran et al. 2003) в Albidoferax Ferrireducens com. nov» . Журнал общей и прикладной микробиологии . 55 (4): 301–304. дои : 10.2323/jgam.55.301 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Риссо, К.; Сан, Дж.; Чжуан, К.; Махадеван, Р.; ДеБой, Р.; Исмаил, В.; Мете, бакалавр (2009). «Сравнение генома и метаболическая реконструкция факультативного анаэробного Fe (III)-редуктора Rhodoferax Ferrireducens на основе ограничений » . БМК Геномика . 10 (1): 447. дои : 10.1186/1471-2164-10-447 . ПМК 2755013 . ПМИД 19772637 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Чжао, Т. (2011). Секвенирование генома и анализ психрофильной аноксигенной фототрофной бактерии Rhodoferax antarcticus sp. АНТ.БР (Магистерская диссертация). Получено из http://repository.asu.edu/attachments/57003/content/Zhao_asu_0010N_10967.pdf.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Мэдиган, Монтана; Юнг, Д.О.; Вёзе, ЧР; Ахенбах, Луизиана (2000). « Rhodoferax antarcticus sp. nov., умеренно психрофильная пурпурная несерная бактерия, выделенная из антарктического микробного мата». Архив микробиологии . 173 (4): 269–277. дои : 10.1007/s002030000140 . ПМИД 10816045 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Рабай, Корнил; Верстраете, 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 . ПМИД 15922081 .