Карелльсия Мюллери
" Кандидат Карелльсия Мюллери" | |
---|---|
Научная классификация | |
Домен: | |
Филум: | |
Сорт: | |
Заказ: | |
Семья: | |
Род: | " Кандидат Карелльсиа" |
Биномиальное название | |
" Кандидат Карелльсия Мюллери" Коррига Moran et al . 2005 [ 2 ]
| |
Синонимы [ 4 ] | |
« Ca. Sulcia muelleri» Moran et al . 2005, ном. Незаконно |
« Candidatus karellculcia muelleri» -это аэробная , грамотрицательная , бактерия которая является частью Phylum Bacteroidota . [ 2 ] « Ca. K. Muelleri» является облигатным и взаимным симбиотическим микробом, обычно встречающимся, занимающим специализированные клеточные компартменты насекомых, кормивших SAP, называемые бактериоцитами . [ 2 ] Большая часть исследования, проведенного на « Ca. K. Muelleri», подробно рассказала о своих отношениях с хозяином Homalodisca vitripennis . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Другие исследования задокументировали природу его проживания у других насекомых, таких как кукуруза листовина ( цикадулина ) или Spittlebug ( cercopoidea ). [ 8 ] [ 9 ] « Ca. K. Muelleri» отмечается своим исключительно минимальным геномом , и в настоящее время он идентифицируется как наименьший известный секвенированный геном Bacteroidota всего 245 килобаз. [ 8 ]
Открытие
[ редактировать ]« Ca. K. Muelleri» был классифицирован под микроскопом в 2005 году эволюционным биологом Нэнси А. Моран . [ 2 ] Эндосимбионт был обнаружен в рассеченных бактериоцитах Spittlebug ( Calstopter Arizonana ). [ 2 ] Род « Candidatus sulcia» назван в честь Vytváření Karel šulc , моравского эмбриолога, который был одним из первых ученых, которые признают, что бактериоом насекомых - это орган, где проживают бактерии. [ 2 ] Название было внесено в изменение в « Карелльсии » в 2017 году, чтобы избежать нарушения номенклатурного кодекса, поскольку сульсия уже является родом пауков. [ 3 ] Вид, Мюллери , был назван в честь Х.Дж. Мюллера (не путающийся с Германом Джозефом Мюллером была параллельная эволюционная история ), который в 1960 году предположил, что между эндосимбионтами . [ 2 ] « Ca. K. Muelleri» является членом Ордена Flavobacteriales . В настоящее время он не классифицируется как член какой -либо таксономической семьи. [ 10 ]
Морфология
[ редактировать ]Мало что было задокументировано о морфологии " Ca. K. Muelleri".
« Ca. K. muelleri»-это бактерия в форме стержня, имеющая длину 5–7 мкм, диаметром 0,7 мкм и шириной 2–5 мкм. [ 8 ] Поскольку « Ca. K. muelleri» не хватает большинства генов, ответственных за деление клеток и синтез мембраны, иногда наблюдается, что он распространяется на необычную длину до 100 мкМ в течение части своего жизненного цикла. [ 8 ]
Как и все другие Flavobacteriales , « Ca. K. Muelleri» грамотрицательна .
Филогения
[ редактировать ]Было обнаружено, что филогения " Ca. K. muelleri" следовал филогении клады гемиптера , auchenorrhyncha . [ 11 ] По оценкам, первая связь между « Ca. K. Muelleri» и Auchenorrhyncha произошла между 260 и 280 миллионами лет назад. [ 11 ] Дополнительные доказательства подтверждают идею о том, что « К. К. Мюллери» связан с другой симбиотической линией из таксономического класса Betaproteobacteria . [ 11 ] Результат этой коэволюции можно заметить с помощью того факта, что и « Ca. K. Muelleri», и его хозяин оставляют производство кофактора и витамина другому члену симбиотических отношений. Хотя со-резиденты « Ca. K. muelleri» не всегда принадлежат классовой Betaproteobacteria, современный анализ показал, что они часто есть. [ 7 ] Предполагается, что предок Betaproteobacteria диверсифицировался в родах Zinderia , Nasuia и Vidania . [ 11 ]
В настоящее время существует 9 уникальных штаммов « Ca. K. muelleri», которые были идентифицированы с помощью полной последовательности генома. [ 10 ] Все они могут быть найдены здесь. [ 12 ]
"CandidatusFlavobactery
[ редактировать ]Дерево ниже демонстрирует позицию « Ca. K. Muelleri» в отношении некоторых других членов класса Flavobacteriia . Дерево было построено путем сравнения пептидных последовательностей десяти различных типов белков. Используемые белки были бета-субъединицей ДНК-полимеразы III , фактором инициации IF-2, лейцил-тРНК-синтетазой , фенилаланин-трна-лигаза бета-субъединица, VARS , фактор удлинения, TU, РНК-полимераза и рибосомальные белки бета-субъединица и рибосомальные белки L2, РНК-полимераза , S5 и S11. [ 8 ] В тех случаях, когда находится « К. К. Мюллери», занимающий тело хозяев Аухенорринчи , другие члены Flavobacteriia находятся в пресноводных телах и почвах. [ 13 ] Вывод к долгому изолированному участку ветви « Ca. K. muelleri» заключается в том, что наблюдалась высокая частота замещения базовой пары , которая привела к заметным генетическим различиям между « Ca. K. muelleri» и большинством других Flavobacteriia Полем [ 8 ]
Филогения с использованием 120 бактериальных маркеров из известных геномов (см. GTDB ). Поместите бактерию в семействе Blattabacteriaceae . Используя 11 полных геномов приемлемого качества, база данных способна определять две группы на уровне видов. [ 1 ]
Геномика
[ редактировать ]« Ca. K. muelleri», напряжение gwss [ 14 ] Геном был полностью секвенирован в Институте генома Макдоннелла с использованием секвенирования красителя Illumina . [ 8 ] Геном является исключительно пониженным геномом , где генетический диапазон « Ca. K. muelleri» составляет всего 10% от echerichia coli . [ 5 ] Он состоит из одной круглой хромосомы, которая измеряет длину 245 530 килобаз . Нет ни плазмид , ни каких -либо других мобильных генетических элементов . [ 15 ] Геном содержит в общей сложности 263 гена: 227 генов белка, 36 генов РНК и один псевдоген . [ 15 ] Из 227 различных полипептидов 99 из них являются ферментами , а еще 9 - транспортные белки . [ 15 ] Контент GC составляет 22,4%. [ 15 ]
Отличительной особенностью генома « Ca. K. Muelleri» является наличие трех уникальных последовательностей рРНК в положениях (486-504), (1001-1016), (1418-1431). Последствия этих уникальных последовательностей не идентифицированы. [ 2 ]
Снижение генома
[ редактировать ]Геном « Ca. K. Muelleri» - это то, что ученые называют уменьшенным геномом ; Он классифицируется по кажущейся эволюционной потере многих якобы важных генов, связанных с такими процессами, как репарация ДНК , трансляция или биосинтез клеточной мембраны . [ 8 ] Условия, необходимые для снижения генома , могут быть многогранными, однако они часто связаны с некоторой формой стабильности. [ 16 ] Появление снижения генома поднимает интересные вопросы о том, каковы минимальные требования для функционирующего генома. Ученые в настоящее время проверяют свои гипотезы по этому вопросу, создавая свои собственные сниженные геномы. [ 17 ]
Симбиоз
[ редактировать ]« Ca. K. Muelleri» - симбионт для группы насекомых, классифицированных под подходящим Auchenorrhyncha . [ 6 ] Обычными хозяевами являются цикады , листовины , деревья , Spittlebugs и Planthoppers . [ 2 ] « Ca. K. Muelleri» всегда обнаруживается, что он является совместным хозяином другим бактериальным эндосимбионтом из Pseudomonadota Phydomonadota . [ 8 ] Например, , что « Ca. K. Muelleri» и « Candidatus Zinderia Insecticola обнаружено » живут в бактериоме избранных видов Spittlebug. [ 8 ]
Было обнаружено, что симбионты, связанные с насекомыми, имеют аналогичный набор функций. Все симбионты, по-видимому, обладают сниженным геномом, имеют высокий GC-контент и имеют более частый уровень замещения базовой пары по сравнению с их свободными предками. [ 8 ]
Из -за симбиоза хозяева могут использовать метаболические пути, которые они могут не использовать, если их эндосимбионты отсутствуют; Одним из соответствующих примеров является способность, чтобы насекомые, кормившие сок выжить от относительно пищевых источников пищи, EG Xylem и Phloem . [ 8 ]
Симбиоз со стеклянным снайпером
[ редактировать ]Большинство современных исследований, касающихся природы симбиоза между « Ca. K. Muelleri» и его хозяевами, было проведено на стеклянном шнупере . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] « Ca. K. Muelleri» всегда встречается внутри бактериоцитов хозяина вместе с еще одним еще одним эндосимбионтом; Штамм GSWW « Ca. K. muelleri» находится в стеклянном шнупере вместе с гаммапротеобактериумом , Baumannia cicadellinicola . [ 8 ] Геномный анализ выявил соответствующие метаболические роли друг для друга членов этого симбиотического треугольника. [ 8 ] Стеклянный снайпер, который питается ксилемами растений, поставляет простые аминокислоты и источники углерода для двух эндосимбионтов. В свою очередь, « Ca. K. Muelleri» использует основные материалы для синтеза сложных аминокислот, таких как гомосерин или L-триронин . [ 5 ] Сообщается, что Baumannia cicadellinicola предоставляет большинство кофакторов и витаминов для системы. [ 8 ]
Один без ответа вопроса об этом симбиотическом отношениях спрашивает, как эндосимбионты получают достаточное количество азота. Это предположение возникает из-за разбавленного и плотного характера ксилемы. [ 8 ] Хотя ассимиляция азота была предположила гипотезу, геномный анализ предполагает, что « Ca. K. muelleri» не хватает способности выполнять эту функцию. [ 8 ]
Метаболический обмен
[ редактировать ]Ниже перечислена модель симбиотического метаболического обмена, основанную на метаболитах , которые используются « Ca. K. Muelleri» и метаболитами, которые производятся « Ca. K. Muelleri». [ 5 ] Стеклянный снайпер в основном отвечает за предоставление « Ca. K. muelleri» с питательными веществами и основными аминокислотами, полученными от ксилема, которую он питается. « Ca. K. Muelleri», в свою очередь, производит более сложные субстраты .
Произведено " Ca. K. Muelleri" | Получен из « стеклянного снайтера » | Получен от Baumannia cicadellinicola |
---|---|---|
2-кеоваллин | цистеин | Эритроз 4-фосфат |
L-Threonine | L-серин | Фосфоенолпирувиновая кислота |
гомосерин | L-аспартат | Рибозе 5-фосфат |
L-лизин | Эритроз 4-фосфат | Октапенилдифосфат |
LL-2,6-диаминогептанедиоат | Рибозе 5-фосфат | Оксалоуксусная кислота |
Биология и метаболизм
[ редактировать ]« Ca. K. Muelleri» встречается в бактериоцитах их хозяев насекомых. [ 2 ] Единственный раз, когда бактериальные клетки не обнаруживаются в бактериоцитарных компартментах, - это когда они переносятся вертикально от хозяина в потомство своего хозяина. [ 6 ]
Данные свидетельствуют о том, что « К. К. Мюллери» использует аэробное дыхание . [ 8 ] АТФ синтезируется с помощью цитохрома С оксидазы, катализируемого завершением. [ 8 ] Цитохром имеет тип CBB-3 . [ 8 ]
Предполагается, что донор электронов для « Ca. K. Muelleri» является некоторым источником углерода, извлеченным из диеты с кормление SAP его хозяина. [ 8 ] Некоторые примеры - глутамат , малат и глюкоза ; Все из которых находятся в ксилеме. [ 8 ]
Симбионт урожай, уменьшающий мощность в форме NADH . [ 8 ]
Анализ « Ca. штамма GWSS, K. muelleri», уменьшенный геном предполагает, что пропорциональное количество генов, сохраняемых в течение его эволюции, посвящено биосинтезу аминокислот . 21,3% генов, кодирующих белок, посвящены созданию аминокислот , в то время как еще 33% посвящены процессам, связанным с трансляцией . [ 8 ] « Ca. K. muelleri» обычно способен синтезировать 8 своих незаменимых аминокислот: лейцин , валин , треонин , изолейцин , лизин , аргинин , фенилаланин и триптофан . Некоторые штаммы " Ca. K. muelleri" не способны сделать аминокислоту, триптофан . [ 7 ] Он получает две другие свои аминокислоты- метионин и гистидин от своего хозяина или его со-симбионта. [ 8 ] Сульсия Muelleri отвечает за создание двух сложных аминокислот для своего хозяина: гомосеринового и 2-кевовалина. [ 8 ] « Ca. K. Muelleri» не хватает полного набора аминоацил -синтетаз тРНК ; Удивительно, однако, он обладает всеми генами, необходимыми для кодирования для всех 20 аминокислот. [ 8 ]
Другие белки, которые делает « К. К. Мюллери», включают пару транспортных белков ; Микроб создает транспортные белки органического катиона , транспортеры, связанные с антибиотиками и транспортеры с тяжелым металлом. [ 8 ]
« Ca. K. Muelleri» отмечен для содержания только двух генов, посвященных производству кофакторов или витамина; Эти гены кодируют для синтеза менахинона . « Ca. K. Muelleri» получает большинство своих кофакторов или витаминов от косимбионта. [ 8 ]
« Ca. K. Muelleri» имеет минимальный набор генов, назначенных для целей домашнего хозяйства ДНК . [ 8 ] Единственными генами, которые он имеет для репарации ДНК, являются гены Mutl и Muts . [ 8 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный «GTDB - Дерево в S__sulcia muelleri» . gtdb.ecogenomic.org . Получено 20 декабря 2022 года .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k Моран, Нэнси А.; Тран, Пхат; Герардо, Николь М. (декабрь 2005 г.). «Симбиоз и диверсификация насекомых: древний симбионт насекомых, кормивших сок, из бактериальных филовых бактериоидетов » . Прикладная и экологическая микробиология . 71 (12): 8802–8810. Bibcode : 2005apenm..71.8802m . doi : 10.1128/aem.71.12.8802-8810.2005 . PMC 1317441 . PMID 16332876 .
- ^ Jump up to: а беременный Орен, Аарон; Гаррити, Джордж М.; Паркер, Чарльз Т.; Chuvochina, Maria; Трухильо, Марта Э. (1 июля 2020 года). «Списки имен прокариотических таксонов Candidatus» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 70 (7): 3956–4042. doi : 10.1099/ijsem.0.003789 .
- ^ Jump up to: а беременный Орен А. (2017). « Список кандидатов № 0. Призыв к лингвистической точности-также для кандидатов таксонов » . Int J Sys EV Microbiol . 67 (4): 1085-1094. Doi : 10.1099 / ijsem.0.001715 . PMID 27926819 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Cottret, L; Милреу, PV; Acuña, V; Marchetti-Spaccamela, A; Стоуги, L; Чарльз, ч; Sagot, MF (2 сентября 2010 г.). «Графический анализ метаболических обменов между двумя со-резидентными внутриклеточными симбионтами, Бауманнией Цикаделлиникола и Сульсия Мюллери , с их хозяином насекомых Homalodisca Coagulata » . PLOS Computational Biology . 6 (9): E1000904. BIBCODE : 2010PLSCB ... 6E0904C . doi : 10.1371/journal.pcbi.1000904 . PMC 2936742 . PMID 20838465 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Wu, d; Daugherty, SC; Ван Акен, SE; Pai, gh; Уоткинс, Кл; Хури, ч; Таллон, ЖЖ; Заборский, JM; Данбар, он; Тран, пл; Моран, На; Эйзен, JA (июнь 2006 г.). «Метаболическая взаимодополняемость и геномика двойного бактериального симбиоза снайперов» . PLOS Биология . 4 (6): E188. doi : 10.1371/journal.pbio.0040188 . PMC 1472245 . PMID 16729848 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Маккатчон, JP; Моран, Н.А. (2010). «Функциональная конвергенция в пониженных геномах бактериальных симбионтов, охватывающих 200 мои эволюции» . Биология и эволюция генома . 2 : 708–18. doi : 10.1093/gbe/evq055 . PMC 2953269 . PMID 20829280 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м не а п Q. ведущий с Т в v В х и С аа Аб и объявление Но из в Маккатчон, JP; Моран, Н.А. (4 декабря 2007 г.). «Параллельная геномная эволюция и метаболическая взаимозависимость при древнем симбиозе» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (49): 19392–7. Bibcode : 2007pnas..10419392M . doi : 10.1073/pnas.0708855504 . PMC 2148300 . PMID 18048332 .
- ^ Чанг, HH; Чо, ул; Canale, MC; Mugford, ST; Лопес, младший; Hogenhout, SA; Kuo, Ch (29 января 2015 г.). «Полная последовательность генома« Candidatus sulcia muelleri »Ml, облигатный питательный симбионт кукурузы листовика ( Dalbulus maidis )» . Объявления генома . 3 (1): E01483–14. doi : 10.1128/genomea.01483-14 . PMC 4319508 . PMID 25635014 .
- ^ Jump up to: а беременный " Candidatus Karellcia Mueller, Dtain Gwss " Кег геном
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Беннетт, GM; Моран, Н.А. (2013). «Маленький, меньший, наименьший: происхождение и эволюция древних двойных симбиозов у насекомого, кормившего флоэм» . Биология и эволюция генома . 5 (9): 1675–88. doi : 10.1093/gbe/evt118 . PMC 3787670 . PMID 23918810 .
- ^ «Результат поиска DBGET: геном сульсия Muelleri » .
- ^ Уэлкер, Томас; Сапожник, Крейг; Ариас, Кодованга; Келсис, Филипп (28 февраля 2005 г.). «Передача и обнаружение Flavobacterium coluneare в канале Сома, Ictalurus punctatus» . Болезни водных организмов . 63 (2–3): 129–132. doi : 10.3354/dao063129 . PMID 15819428 .
- ^ " Кандидат сульсия Muelleri, штамм GWSS NC_010118 Хромосома: 1 - 50 000" .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Subhraveti, Pallavi; Ong, Quang; Холллан, Тим; Кохари, Аммик; Огрид, Кеселер; Каспи, Рон; Питер , Д. Карп Биоцик
- ^ Маккатчон, JP; Моран, Н.А. (8 ноября 2011 г.). «Снижение экстремального генома в симбиотических бактериях» . Природные обзоры. Микробиология . 10 (1): 13–26. doi : 10.1038/nrmicro2670 . PMID 22064560 . S2CID 7175976 .
- ^ Ли, Джун; Спел, Бонг; Ким, Мичиган; Блаттнер, Фредерик Р; Yoon, byoung; Ким, Юнг; Ким, Сан (2009). «Метаболическая инженерная инженерия пониженного штамма Escherichia coli для производства L-треонина» . Микробные клеточные фабрики . 8 (1): 2. DOI : 10.1186/1475-2859-8-2 . PMC 2634754 . PMID 19128451 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Kegggenome - список всех в настоящее время секвенированных штаммов " Ca. K. muelleri"
- Uniprot.org - список некоторые в настоящее время секвенировали штаммы " Ca. K. muelleri"
- Biocyc.org - Обзор полного и секвенированного генома " Ca. K. muelleri", штамм GWSS