Nitrospira moscoviensis - Nitrospira moscoviensis

Nitrospira moscoviensis
Научная классификация
Королевство:
Бактерии
Тип:
Нитроспиры
Учебный класс:
Нитроспира
Заказ:
Нитроспиралы
Семья:
Nitrospiraceae
Род:
Нитроспира
Разновидность:
N. moscoviensis
Биномиальное имя
Nitrospira moscoviensis
Гаррити и др. 2001 г.[1]

Nitrospira moscoviensis была второй бактерией, отнесенной к самому разнообразному типу нитритокисляющих бактерий, Нитроспиры.[2][3] Это грамотрицательный, неподвижный, факультативный литоавтотропная бактерия, обнаруженная в Москва, Россия в 1995 году.[2] Название рода, Нитроспира, происходит от приставки «нитро», производной от нитрита, микробного донор электронов и «спираль» означает катушку или спираль полученный из формы микроба.[4] Название вида, moscoviensis, происходит из Москвы, где вид был впервые обнаружен.[4] N. moscoviensis потенциально могут быть использованы в производстве биоразлагаемые полимеры.[2]

История

В 1995 году Силке Эрих обнаружила Nitrospira moscoviensis в образце, взятом из эродированной железной трубы.[2] Труба была частью системы отопления в Москве, Россия.[2] Ржавчину переносили в культуру, где можно было выделить клетки.[2] Для оптимального роста Эрих и его команда культивировали клетки на минеральной солевой среде при температуре 39 ° C и pH 7,6-8,0.[2]

Морфология

Nitrospira moscoviensis классифицируется как грамотрицательный, неподвижный и имеющий изогнутый форма стержня.[2] Изогнутые стержни имеют длину приблизительно 0,9-2,2 мкм и ширину 0,2-0,4 мкм.[2] N. moscoviensis может существовать как в водных, так и в наземных средах обитания и воспроизводиться с использованием двойное деление.[2] Определение особенностей N. moscoviensis отсутствие внутри-цитоплазматические мембраны и carboxysomes наличие метеоризма периплазматическое пространство.[5]

Метаболизм

Nitrospira moscoviensis является факультативным литоавтотроф обычно называют хемолитоавтотроф.[2] В аэробный окружающая среда, N. moscoviensis получает энергию окисляющий нитрит в нитрат.[5] Без элемента молибден, система окисления нитрита не будет работать.[5] Когда N. moscoviensis Находясь в среде без нитритов, он может использовать аэробное окисление водорода.[3] Когда N. moscoviensis восстанавливает нитрит, используя водород, поскольку рост донора электронов блокируется.[3] Ключевое отличие в N. moscoviensis ’ расположение нитрит-окислительной системы; в отличие от большинства нитратокисляющих систем, он не находится в цитоплазматическая мембрана.[5] Кирстейн и Бок (1993) подразумевали, что расположение нитритокисляющей системы прямо соответствует N. moscoviensis имея увеличенный периплазматическое пространство.[6] Окисляя нитрат вне цитоплазматической мембраны, система нитрита пермеазы не нужна для протонный градиент.[5] Экзоцитоплазматическое окисление нитрита также предотвращает накопление токсичного нитрита в цитоплазме.[5] Еще одна важная способность метаболизма N. moscoviensis это его способность рассекать мочевина к аммиак и CO2.[3] Возможность использовать мочевину напрямую связана с наличием генов, кодирующих уреазу, что интересно, потому что большинство нитритокисляющих бактерий не могут использовать аммиак в качестве источника энергии.[3] Уреаза кодирующие гены функционируют, катализируя гидролиз мочевины с образованием аммиака и карбамат.[3]

Экология

Nitrospira moscoviensis растет при температуре от 33 до 40 ° C и pH 7,6-8,0 при оптимальной концентрации нитрита 0,35 нМ.[2] Nitrospira moscoviensis играет ключевую роль в двухступенчатом Азотный цикл процесс.[3] Первый шаг Нитрификация требует аммиакокисляющая бактерия (АОБ) или аммиакокисляющая архея (АОА), за которой следует нитритокисляющая бактерия (NOB).[3] Уникальные возможности N. moscoviensis рассекать мочевина в аммиак и углекислый газ позволяет симбиотические отношения с микроорганизмами, окисляющими аммиак (АОМ), у которых отсутствует эта способность продуцировать уреазу, также известную как отрицательный АОМ.[3] Корреляция в предпочтениях среды между Нитроспира виды с nxrB ген, кодирующий β-субъединицу нитрооксидоредуктазы и виды АОМ с амоА ген еще раз подтвердил эту связь.[7] N. moscoviensis обеспечивает аммиак через гидролиз мочевины в эти окисляющие аммиак микроорганизмы, которые, в свою очередь, производят нитрит, основной источник энергии N. moscoviensis.[3] Связь между уреолитическими нитритокисляющими бактериями и отрицательным АОМ называется взаимное кормление.[3] Пока что Нитроспира виды были признаны в естественных средах в качестве основного носителя окисления нитритов, включая почвы, активный ил, океан и пресная вода, горячие источники, и водоочистные сооружения.[8]

Геномика

После его изоляции, N. moscoviensisГеном был секвенирован доктором Эрихом и др.[2] Его 4.59 Мб геном имеет содержание GC 56,9 +/- 0,4 мол.% с прогнозируемым значением 4863 кодирующие последовательности.[2][3] N. moscoviensisпоследовательности гена 16S рРНК оказались на 88,9% похожими на Н. маринаS.[2] Несмотря на относительно низкое сходство с Н. марина, N. moscoviensis был классифицирован в Нитроспиры тип в первую очередь из-за общих морфологических особенностей, включая наличие увеличенного периплазматический Космос.[2]

N. moscoviensisПолностью секвенированный геном предоставил полезные филогенетический идеи за рамками исследований последовательности 16S рРНК.[7] Открытие гена, кодирующего β-субъединицу нитрит-оксидоредуктаза, nxrB, из N. moscoviensis как функциональный генетический маркер Нитроспира, не только подтвердили предыдущие филогенетические классификации 16S рРНК внутри филума, но и выявили новое понимание НитроспираБогатство земная среда.[7] Тип расширился за счет двух бактерий, Н. марина и N. moscoviensis, к 6-разветвленным родам, состоящим из характерно разнообразной группы нитритокисляющих бактерий с N. moscoviensis находится в линии II.[8]

Биотехнологии

Цитоплазма Nitrospira moscoviensis содержит полигидроксибутират (ПГБ) гранулы.[2]

Рекомендации

  1. ^ 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.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q Эрих, S; Беренс, Д; Людвиг, Вт; Бок, Э (1995). «Новая облигатно хемолитоавтотрофная нитритокисляющая бактерия, nitrospira moscoviensis sp. Nov. И ее филогенетические отношения». Arch Microbiol. 164 (1): 16–23. Дои:10.1007 / BF02568729. PMID  7646315. S2CID  2702110.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л Koch, H .; Luecker, S .; Albertsen, M .; Kitzinger, K .; Herbold, K .; Spieck, E .; Даймс, Х. (2015). «Расширенная метаболическая универсальность повсеместных нитритокисляющих бактерий из рода нитроспира». Труды Национальной академии наук США. 112 (36): 11371–11376. Дои:10.1073 / pnas.1506533112. ЧВК  4568715. PMID  26305944.
  4. ^ а б Watson, S.W .; Bock, E .; Valois, F.W .; Waterbury, J.B .; Schlosser, U (1986). «Nitrospira marina gen. Nov. Sp. Nov .: хемолитотрофная нитритокисляющая бактерия». Arch Microbiol. 144 (1): 1–7. Дои:10.1007 / BF00454947. S2CID  29796511.
  5. ^ а б c d е ж Spieck, E .; Эрих, S; Aamand, J; Бок, Э. (1998). «Выделение и иммуноцитохимическая локализация нитритокисляющей системы у нитроспира московского». Arch Microbiol. 169 (3): 225–230. Дои:10.1007 / s002030050565. PMID  9477257. S2CID  21868756.
  6. ^ Кирштейн, К; Бок, Э (1993). «Тесная генетическая связь между нитрит-оксидоредуктазой Nitrobacter hamburgensis и нитратредуктазой Escherichia coli». Arch Microbiol. 160 (6): 447–453. Дои:10.1007 / BF00245305. PMID  8297210. S2CID  22834340.
  7. ^ а б c Пестер, Майкл; Майкснер, Франк; Берри, Дэвид; Раттей, Томас; Кох, Ханна; Люкер, Себастьян; Новка, Борис; Рихтер, Андреас; Шпик, Ева (2014-10-01). «NxrB, кодирующий бета-субъединицу нитрит-оксидоредуктазы в качестве функционального и филогенетического маркера нитрит-окисляющих нитроспир». Экологическая микробиология. 16 (10): 3055–3071. Дои:10.1111/1462-2920.12300. ISSN  1462-2920. PMID  24118804.
  8. ^ а б Новка, Борис; Выкл, Сандра; Даймс, Хольгер; Шпик, Ева (01.03.2015). «Улучшенные стратегии изоляции позволили фенотипически дифференцировать два штамма Nitrospira из широко распространенных филогенетических линий». FEMS Microbiology Ecology. 91 (3): fiu031. Дои:10.1093 / фемсек / fiu031. ISSN  1574-6941. PMID  25764560.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка