stringtranslate.com

Термотоги

Thermotogota — это тип домена Bacteria . Тип содержит один класс, Thermotogae . Тип Thermotogota состоит из грамотрицательных , анаэробных и в основном термофильных и гипертермофильных бактерий. [2] [ 3]

Характеристики

Название этого типа происходит от существования многих из этих организмов при высоких температурах вместе с характерной структурой оболочки, или «тоги», окружающей клетки этих видов. [4] Недавно были также идентифицированы некоторые Thermotogota, существующие при умеренных температурах. [5] Хотя виды Thermotogota демонстрируют грамотрицательное окрашивание, они ограничены одноэлементной липидной мембраной, поэтому они являются монодермными бактериями. [3] [6] [7] Из-за способности некоторых видов Thermotogota процветать при высоких температурах, они считаются привлекательными целями для использования в промышленных процессах. [8] Метаболическая способность Thermotogota использовать различные сложные углеводы для производства газообразного водорода привела к тому, что эти виды были упомянуты в качестве возможного биотехнологического источника для производства энергии, альтернативной ископаемому топливу. [9]

Молекулярные сигнатуры

До недавнего времени не было известно ни одного биохимического или молекулярного маркера , который мог бы отличить вид из типа Thermotogota от всех других бактерий. [2] Однако недавнее сравнительное геномное исследование выявило большое количество консервативных сигнатурных инделей (CSI) в важных белках, которые специфичны либо для всех видов Thermotogota, либо для ряда их подгрупп. [3] [10] Многие из этих CSI в важных белках домашнего хозяйства, таких как Pol1 , RecA и TrpRS , а также рибосомальных белках L4, L7/L12, S8, S9 и т. д., присутствуют исключительно в различных секвенированных видах Thermotogota, предоставляя новые молекулярные маркеры для этого типа. Эти исследования также выявили CSI, специфичные для каждого отряда и каждого семейства. [11] Эти индели являются предпосылкой для текущей таксономической организации Thermotogota и убедительно подтверждаются филогеномным анализом. [3] [10] Также были обнаружены дополнительные CSI, специфичные для Thermotoga , Pseudothermotoga , Fervidobacterium и Thermosipho . Эти CSI специфичны для всех видов в пределах каждого соответствующего рода и отсутствуют у всех других бактерий, поэтому являются специфическими маркерами. [3] [10] Клада, состоящая из глубоко ветвящихся видов Petrotoga mobilis , Kosmotoga olearia и Thermotogales bacterium mesG1, также была поддержана семью CSI. [10] Кроме того, были также сообщены некоторые CSI, которые предоставили доказательства LGT среди Thermotogota и других прокариотических групп. [10] Недавно обнаруженные молекулярные маркеры предоставляют новые средства для идентификации и описания видов из типа в молекулярных терминах и для будущих пересмотров его таксономии.

Кроме того, было установлено, что вставка CSI из 51 аминокислоты является специфичной для всех Thermotogales , а также для Aquificales , другого порядка, включающего гипертермофильные виды. [12] Филогенетические исследования показали, что наличие той же CSI в этих двух неродственных группах бактерий не является следствием латерального переноса генов , скорее CSI, вероятно, развилась независимо в этих двух группах термофилов из-за селективного давления . [12] Вставка расположена на поверхности белка в домене АТФазы, рядом с местом связывания АДФ/АТФ. Молекулярно-динамические стимуляции выявили сеть водородных связей, образованных между молекулами воды, остатками в CSI и молекулой АДФ/АТФ. Считается, что эта сеть помогает поддерживать связывание АДФ/АТФ с белком SecA при высоких температурах, способствуя общему термостабильному фенотипу некоторых видов Thermotogales . [12]

Филогения

Таксономия

Этот тип в настоящее время состоит из одного класса (Thermotogae), четырех порядков ( Thermotogales , Kosmotogales, Petrotogales и Mesoaciditogales) и пяти семейств (Thermatogaceae, Fervidobacteriaceae, Kosmotogaceae, Petrotogaceae и Mesoaciditogaceae). [2] [3] [4] [10] [19] [20] [11] Он содержит в общей сложности 15 родов и 52 вида. [21] На деревьях 16S рРНК было замечено, что Thermotogota разветвляется с Aquificota (еще один тип, включающий гипертермофильные организмы) в непосредственной близости от точки разветвления архей и бактерий. [2] [4] Однако тесная связь Thermotogota с Aquificota и глубокое разветвление последней группы видов не подтверждаются филогенетическими исследованиями, основанными на других последовательностях генов/белков. [3] [22] [23] [24] [25] а также консервативными сигнатурными инделями в нескольких высококонсервативных универсальных белках. [26] [27] Thermotogota также были тщательно изучены на предмет их предположительно обильного латерального переноса генов с организмами архей . [28] [29] Однако недавние исследования, основанные на более надежных методологиях, показывают, что частота LGT между Thermotogota и другими группами, включая археи, не так высока, как предполагалось в более ранних исследованиях. [30] [31] [10] [32]

Принятая в настоящее время таксономия основана на Списке названий прокариот, имеющих постоянное место в номенклатуре (LPSN) [33] и Национальном центре биотехнологической информации (NCBI) [34].

Ссылки

  1. ^ Oren A, Garrity GM (2021). «Действительная публикация названий сорока двух типов прокариот». Int J Syst Evol Microbiol . 71 (10): 5056. doi : 10.1099/ijsem.0.005056 . PMID  34694987.
  2. ^ abcd Huber R., Hannig M. (2006). "Thermotogales". Прокариоты . Том 7: Протеобактерии: подклассы дельта и эпсилон. Глубоко укореняющиеся бактерии. стр. 899–922. doi :10.1007/0-387-30747-8_38. ISBN 978-0-387-25497-5.
  3. ^ abcdefg Гупта, RS (2014) Тип Thermotogae. Прокариоты 989-1015. Шпрингер Берлин Гейдельберг.
  4. ^ abc Рейзенбах, А.-Л. (2001) Phylum BII. Thermotogae phy. nov. В: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, стр. 369-387. Ред. DR Boone, RW Castenholz. Springer-Verlag: Berlin.
  5. ^ Nesbo CL; Kumaraswamy R.; Dlutek M.; Doolittle WF & Foght J. (2010). «Поиск мезофильных бактерий Thermotogales: «мезотоги» в дикой природе». Appl Environ Microbiol . 76 (14): 4896–4900. Bibcode : 2010ApEnM..76.4896N. doi : 10.1128/AEM.02846-09. PMC 2901743. PMID  20495053 . 
  6. ^ Гупта RS (1998). «Филогении белков и сигнатурные последовательности: переоценка эволюционных отношений между архебактериями, эубактериями и эукариотами». Microbiol Mol Biol Rev. 62 ( 4): 1435–1491. doi :10.1128/MMBR.62.4.1435-1491.1998. PMC 98952. PMID  9841678 . 
  7. ^ Gupta RS (2011). «Происхождение двудермальных (грамотрицательных) бактерий: давление отбора антибиотиков, а не эндосимбиоз, вероятно, привело к эволюции бактериальных клеток с двумя мембранами». Antonie van Leeuwenhoek . 100 (2): 171–182. doi :10.1007/s10482-011-9616-8. PMC 3133647 . PMID  21717204. 
  8. ^ Eriksen NT; Riis ML; Holm NK & Iversen N. (2010). "H(2) синтез из пентоз и биомассы в Thermotoga spp" (PDF) . Biotechnol Lett . 33 (2): 293–300. doi :10.1007/s10529-010-0439-x. PMID  20960218. S2CID  35392547.
  9. ^ Conners SB; Mongodin EF; Johnson MR; Montero CI; Nelson KE и Kelly RM (2006). «Микробная биохимия, физиология и биотехнология гипертермофильных видов Thermotoga». FEMS Microbiol Rev. 30 ( 6): 872–905. doi : 10.1111/j.1574-6976.2006.00039.x . PMID  17064285.
  10. ^ abcdefg Гупта Р.С. и Бхандари В. (2011). «Филогения и молекулярные признаки типа Thermotogae и его подгрупп». Антони ван Левенгук . 100 (1): 1–34. doi : 10.1007/s10482-011-9576-z. PMID  21503713. S2CID  24995263.
  11. ^ аб Бхандари В., Гупта Р.С. (январь 2014 г.). «Молекулярные признаки типа (класса) Thermotogae и предложение о его разделении на три порядка (Thermotogales, Kosmotogales ord. nov. и Petrotogales ord. nov.), содержащие четыре семейства (Thermotogaceae, Fervidobacteriaceae fam. nov., Kosmotogaceae fam. nov.) . и Petrotogaceae fam. nov.) и новый род Pseudothermotoga gen. Антони ван Левенгук . 105 (1): 143–168. дои : 10.1007/s10482-013-0062-7. PMID  24166034. S2CID  6547323.
  12. ^ abc Khadka, Bijendra; Persaud, Dhillon; Gupta, Radhey S. (2019-12-29). "Новая особенность последовательности белка транслоказы SecA, уникальная для термофильных бактерий: биоинформатический анализ для изучения их потенциальных ролей". Microorganisms . 8 (1): 59. doi : 10.3390/microorganisms8010059 . ISSN  2076-2607. PMC 7023208 . PMID  31905784. 
  13. ^ "The LTP" . Получено 23 февраля 2021 г. .
  14. ^ "Дерево LTP_all в формате newick" . Получено 23 февраля 2021 г. .
  15. ^ "LTP_12_2021 Release Notes" (PDF) . Получено 23 февраля 2021 г. .
  16. ^ "GTDB release 08-RS214". База данных таксономии генома . Получено 10 мая 2023 г.
  17. ^ "bac120_r214.sp_label". База данных таксономии генома . Получено 10 мая 2023 г.
  18. ^ "История таксона". База данных таксономии генома . Получено 10 мая 2023 г.
  19. ^ Oren A, Garrity GM (2015). «Список новых названий и новых комбинаций, ранее эффективно, но не валидно опубликованных» (PDF) . Int. J. Syst. Evol. Microbiol . 65 (7): 2017–2025. doi : 10.1099/ijs.0.000317 . PMID  28056215.
  20. ^ Ито Т., Ониси М., Като С., Иино Т., Сакамото М., Кудо Т., Такашина Т., Окума М. (декабрь 2015 г.). «Athalassotoga saccharophila gen. nov. sp. nov., выделенная из кислого наземного горячего источника Японии, и предложение Mesoaciditogales ord. nov., Mesoaciditogaceae fam. nov. в типе Thermotogae». Межд. Дж. Сист. Эвол. Микробиол . 66 (2): 1045–1051. дои : 10.1099/ijsem.0.000833 . ПМИД  26651491.
  21. ^ Юзеби Дж. П. Список названий прокариот, имеющих место в номенклатуре. http://www.bacterio.cict.fr/t/thermotogales [ постоянная мертвая ссылка ] .
  22. ^ Кленк HP; Мейер TD; Дурович P.; и др. (1999). «РНК-полимераза Aquifex pyrophilus : значение для эволюции бактериального оперона rpoBC и чрезвычайно термофильных бактерий». J Mol Evol . 48 (5): 528–541. Bibcode : 1999JMolE..48..528K. doi : 10.1007/pl00006496. PMID  10198119. S2CID  224169.
  23. ^ Гупта RS (2000). «Филогения протеобактерий: отношения к другим типам эубактерий и эукариотам». FEMS Microbiol Rev. 24 ( 4): 367–402. doi : 10.1111/j.1574-6976.2000.tb00547.x . PMID  10978543.
  24. ^ Ciccarelli FD; Doerks T.; von Mering C.; Creevey CJ; Snel B. & Bork P. (2006). «К автоматической реконструкции высокоразрешенного дерева жизни». Science . 311 (5765): 1283–1287. Bibcode :2006Sci...311.1283C. CiteSeerX 10.1.1.381.9514 . doi :10.1126/science.1123061. PMID  16513982. S2CID  1615592. 
  25. ^ Ди Джулио М. (2003). «Универсальный предок был термофилом или гипертермофилом: тесты и дополнительные доказательства». J Theor Biol . 221 (3): 425–436. Bibcode : 2003JThBi.221..425G. doi : 10.1006/jtbi.2003.3197. PMID  12642117.
  26. ^ Бхандари В., Наушад Х.С., Гупта Р.С. (2012). «Молекулярные маркеры на основе белков обеспечивают надежные средства для понимания филогении прокариот и поддерживают дарвиновский режим эволюции». Front Cell Infect Microbiol . 2 : 98. doi : 10.3389/fcimb.2012.00098 . PMC 3417386. PMID  22919687 . 
  27. ^ Гриффитс Э. и Гупта РС (2004). «Сигнатурные последовательности в различных белках свидетельствуют о поздней дивергенции порядка Aquificales». Международная микробиология . 7 (1): 41–52. PMID  15179606.
  28. ^ Nelson KE; Clayton R.; Gill S.; et al. (1999). «Доказательства латерального переноса генов между археями и бактериями из последовательности генома Thermotoga maritima ». Nature . 399 (6734): 323–329. Bibcode :1999Natur.399..323N. doi :10.1038/20601. PMID  10360571. S2CID  4420157.
  29. ^ Nesbo CL; L'Haridon S.; Stetter KO & Doolittle WF (2001). «Филогенетический анализ двух «архейных» генов в Thermotoga maritima выявил множественные переносы между археями и бактериями». Mol Biol Evol . 18 (3): 362–375. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003812 . PMID  11230537.
  30. ^ Ochman H.; Lawrence JG & Groisman EA (2000). «Латеральный перенос генов и природа бактериальных инноваций». Nature . 405 (6784): 299–304. Bibcode :2000Natur.405..299O. doi :10.1038/35012500. PMID  10830951. S2CID  85739173.
  31. ^ Жаксыбаева О.; Суизерс КС; Лапьер П.; и др. (2009). «О химерной природе, термофильном происхождении и филогенетическом размещении Thermotogales». Proc Natl Acad Sci USA . 106 (14): 5865–5870. Bibcode : 2009PNAS..106.5865Z . doi : 10.1073/pnas.0901260106 . PMC 2667022. PMID  19307556. 
  32. ^ Кунисава Т (2011). «Вывод филогенетического положения типа Deferribacteres из сравнения порядка генов». Антони ван Левенгук . 99 (2): 417–422. doi :10.1007/s10482-010-9492-7. PMID  20706870. S2CID  38697982.
  33. ^ JP Euzéby. "Thermotogota". Список названий прокариот, имеющих место в номенклатуре (LPSN) . Получено 20.03.2022 .
  34. ^ Sayers; et al. "Thermotogae". База данных таксономии Национального центра биотехнологической информации (NCBI) . Получено 2022-03-20 .