stringtranslate.com

Альфапротеобактерии

Alphaproteobacteria — это класс бактерийв типе Pseudomonadota (ранее «Proteobacteria»). [ 4] Magnetococcalesи Mariprofundales считаются базальными или сестринскими по отношению к Alphaproteobacteria . [ 5] [6] Alphaproteobacteriaочень разнообразны и обладают небольшим количеством общих черт, но, тем не менее, имеют общего предка. Как и все Proteobacteria , ее представители являются грамотрицательными , хотя некоторые из ее внутриклеточных паразитических членов лишены пептидогликана и, следовательно , являются грамвариабельными. [4] [3]

Характеристики

Alphaproteobacteria — это разнообразный таксон, включающий несколько фототрофных родов, несколько родов, метаболизирующих C1-соединения ( например , Methylobacterium spp .), симбионтов растений ( например , Rhizobium spp.), эндосимбионтов членистоногих ( Wolbachia ) и внутриклеточных патогенов ( например, Rickettsia ). Более того, этот класс является родственным протомитохондрии , бактерии, которая была поглощена эукариотическим предком и дала начало митохондриям , которые являются органеллами в эукариотических клетках (см. эндосимбиотическую теорию ). [1] [7] Вид, представляющий технологический интерес, — Rhizobium radiobacter (ранее Agrobacterium tumefaciens ): ученые часто используют этот вид для переноса чужеродной ДНК в геномы растений. [8] Аэробные аноксигенные фототрофные бактерии , такие как Pelagibacter ubique , являются альфапротеобактериями, которые широко распространены и могут составлять более 10% микробного сообщества открытого океана.

Эволюция и геномика

Существуют некоторые разногласия по поводу филогении отрядов , особенно по местоположению Pelagibacterales , но в целом есть некоторый консенсус. Разногласия проистекают из большой разницы в содержании генов ( например, оптимизация генома у Pelagibacter ubique ) и большой разницы в содержании GC между членами нескольких отрядов. [ 1] В частности, Pelagibacterales , Rickettsiales и Holosporales содержат виды с геномами, богатыми AT. [ жаргон ] Утверждалось, что это может быть случай конвергентной эволюции , которая приведет к артефактной кластеризации. [9] [10] [11] Однако несколько исследований не согласны с этим. [1] [12] [13] [14]

Кроме того, было обнаружено, что содержание GC рибосомальной РНК (традиционный филогенетический маркер для прокариот) мало отражает содержание GC генома. Одним из примеров этой нетипичной декорреляции содержания GC рибосом с филогенией является то, что члены Holosporales имеют гораздо более высокое содержание GC рибосом, чем члены Pelagibacterales и Rickettsiales , хотя они более тесно связаны с видами с высоким содержанием GC генома, чем с членами последних двух порядков. [1]

Класс Alphaproteobacteria делится на три подкласса Magnetococcidae , Rickettsidae и Caulobacteridae . [1] Базальная группа — Magnetococcidae , которая состоит из большого разнообразия магнитотактических бактерий , но описана только одна — Magnetococcus marinus . [15] Rickettsidae состоит из внутриклеточных Rickettsiales и свободноживущих Pelagibacterales . Caulobacteridae состоит из Holosporales , Rhodospirillales , Sphingomonadales , Rhodobacterales , Caulobacterales , Kiloniellales , Kordiimonadales , Parvularculales и Sneathiellales .

Сравнительный анализ секвенированных геномов также привел к открытию множества консервативных вставок-делеций (инделей) в широко распространенных белках и целых белках (т. е. сигнатурных белках), которые являются отличительными характеристиками либо всех Alphaproteobacteria , либо их различных основных отрядов (а именно, Rhizobiales , Rhodobacterales , Rhodospirillales , Rickettsiales , Sphingomonadales и Caulobacterales ) и семейств (а именно, Rickettsiaceae , Anaplasmataceae , Rhodospirillaceae , Acetobacteraceae , Bradyrhiozobiaceae , Brucellaceae и Bartonellaceae ).

Эти молекулярные сигнатуры предоставляют новые средства для определения границ этих таксономических групп и для идентификации/отнесения новых видов к этим группам. [16] Филогенетический анализ и консервативные индели в большом количестве других белков свидетельствуют о том, что Alphaproteobacteria ответвились позже, чем большинство других типов и классов бактерий, за исключением Betaproteobacteria и Gammaproteobacteria . [17] [18]

Филогенетика Alphaproteobacteria постоянно пересматривалась и обновлялась. [19] [20] Существуют некоторые дебаты по поводу включения Magnetococcidae в Alphaproteobacteria . Например, был предложен независимый класс протеобактерий (« Candidatus Etaproteobacteria») для Magnetococcidae . [21] [22] Недавнее филогеномное исследование предполагает размещение протомитохондриальной клады между Magnetococcidae и всеми другими таксонами альфапротеобактерий, [5] что предполагает раннее расхождение протомитохондриальной линии от остальных альфапротеобактерий, за исключением Magnetococcidae . Эта филогения также предполагает, что протомитохондриальная линия не обязательно имеет тесную связь с Rickettsidae .

Incertae sedis

Следующие таксоны были отнесены к Alphaproteobacteria , но не были отнесены к одному или нескольким промежуточным таксономическим рангам: [23]

Филогения

Принятая в настоящее время таксономия основана на Списке названий прокариот, имеющих место в номенклатуре (LPSN). [3] Филогения основана на анализе всего генома. [6] [a] Названия подклассов основаны на Ferla et al . (2013). [1]

Естественная генетическая трансформация

Хотя было опубликовано лишь несколько исследований о естественной генетической трансформации у Alphaproteobacteria , этот процесс был описан у Agrobacterium tumefaciens , [28] Methylobacterium organophilum , [29] и Bradyrhizobium japonicum . [30] Естественная генетическая трансформация — это половой процесс , включающий перенос ДНК из одной бактериальной клетки в другую через промежуточную среду и интеграцию донорной последовательности в геном реципиента путем гомологичной рекомбинации .

Примечания

  1. ^ Holosporales и Minwuales исключены из этого филогенетического древа.

Ссылки

  1. ^ abcdefghij Ferla MP, Thrash JC, Giovannoni SJ, Patrick WM (2013). «Новые филогении Alphaproteobacteria на основе генов рРНК открывают перспективы для основных групп, митохондриального происхождения и филогенетической нестабильности». PLOS ONE . ​​8 (12): e83383. Bibcode :2013PLoSO...883383F. doi : 10.1371/journal.pone.0083383 . PMC  3859672 . PMID  24349502.
  2. ^ Grote J, Thrash JC, Huggett MJ, Landry ZC, Carini P, Giovannoni SJ, Rappé MS (2012). «Оптимизация и сохранение основного генома среди сильно различающихся членов клады SAR11». mBio . 3 (5): e00252-12. doi :10.1128/mBio.00252-12. PMC 3448164 . PMID  22991429. 
  3. ^ abcd Euzéby JP, Parte AC. "Alphaproteobacteria". Список названий прокариот со стоянием в номенклатуре (LPSN) . Получено 31 мая 2021 г.
  4. ^ ab Brenner DJ, Krieg NR, Staley T (26 июля 2005 г.) [1984 (Williams & Wilkins)]. Garrity GM (ред.). The Proteobacteria . Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Том 2C (2-е изд.). Нью-Йорк: Springer. стр. 1388. ISBN 978-0-387-24145-6. Британская библиотека № GBA561951.
  5. ^ аб Мартейн Дж., Воссеберг Дж., Гай Л., Оффре П., Эттема Т.Дж. (май 2018 г.). «Глубокое митохондриальное происхождение за пределами отобранных альфапротеобактерий». Природа . 557 (7703): 101–105. Бибкод :2018Natur.557..101M. дои : 10.1038/s41586-018-0059-5 . PMID  29695865. S2CID  13740626.
  6. ^ ab Hördt A, López MG, Meier-Kolthoff JP, Schleuning M, Weinhold LM, Tindall BJ и др. (7 апреля 2020 г.). «Анализ геномов более 1000 типов и штаммов существенно улучшает таксономическую классификацию „альфапротеобактерий“». Frontiers in Microbiology . 11 : 468. doi : 10.3389/fmicb.2020.00468 . PMC 7179689. PMID  32373076 . 
  7. ^ Мартейн, Йоран; Воссеберг, Джулиан; Гай, Лайонел; Оффре, Пьер; Эттема, Тейс Дж.Г. (01 мая 2018 г.). «Глубокое митохондриальное происхождение за пределами отобранных альфапротеобактерий». Природа . 557 (7703): 101–105. Бибкод :2018Natur.557..101M. дои : 10.1038/s41586-018-0059-5 . ISSN  1476-4687. PMID  29695865. S2CID  13740626.
  8. ^ Chilton MD, Drummond MH, Merio DJ, Sciaky D, Montoya AL, Gordon MP, Nester EW (июнь 1977 г.). «Стабильное включение плазмидной ДНК в клетки высших растений: молекулярная основа опухолеобразования корончатого галла». Cell . 11 (2): 263–71. doi :10.1016/0092-8674(77)90043-5. PMID  890735. S2CID  7533482.
  9. ^ Родригес-Эспелета Н., Эмбли Т. М. (2012). «Группа альфа-протеобактерий SAR11 не связана с происхождением митохондрий». PLOS ONE . 7 (1): e30520. Bibcode : 2012PLoSO...730520R. doi : 10.1371/journal.pone.0030520 . PMC 3264578. PMID  22291975 .  Значок открытого доступа
  10. ^ Viklund J, Ettema TJ, Andersson SG (февраль 2012 г.). «Независимая редукция генома и филогенетическая переклассификация океанической клады SAR11». Молекулярная биология и эволюция . 29 (2): 599–615. doi :10.1093/molbev/msr203. PMID  21900598.
  11. ^ Viklund J, Martijn J, Ettema TJ, Andersson SG (2013). «Сравнительные и филогеномные доказательства того, что альфапротеобактерия HIMB59 не является членом океанической клады SAR11». PLOS ONE . 8 (11): e78858. Bibcode : 2013PLoSO...878858V. doi : 10.1371/journal.pone.0078858 . PMC 3815206. PMID  24223857 .  Значок открытого доступа
  12. ^ Georgiades K, Madoui MA, Le P, Robert C, Raoult D (2011). «Филогеномный анализ Odyssella thessalonicensis подтверждает общее происхождение митохондрий Rickettsiales, Pelagibacter ubique и Reclimonas americana». PLOS ONE . 6 (9): e24857. Bibcode : 2011PLoSO...624857G. doi : 10.1371/journal.pone.0024857 . PMC 3177885. PMID  21957463 .  Значок открытого доступа
  13. ^ Thrash JC, Boyd A, Huggett MJ, Grote J, Carini P, Yoder RJ и др. (2011). «Филогеномные доказательства общего предка митохондрий и клады SAR11». Scientific Reports . 1 : 13. Bibcode : 2011NatSR...1E..13T. doi : 10.1038/srep00013. PMC 3216501. PMID 22355532  . 
  14. ^ Williams KP, Sobral BW, Dickerman AW (июль 2007 г.). «Надежное дерево видов для альфапротеобактерий». Журнал бактериологии . 189 (13): 4578–86. doi :10.1128/JB.00269-07. PMC 1913456. PMID  17483224 . 
  15. ^ Базилински ДА, Уильямс ТДж, Лефевр КТ, Берг РДж, Чжан КЛ, Боузер СС, Дин АДж, Беверидж ТДж (2012). "Magnetococcus marinus gen. nov., sp. nov., морская магнитотактическая бактерия, представляющая новую линию ( Magnetococcaceae fam. nov.; Magnetococcales ord. nov.) в основе Alphaproteobacteria ". Int J Syst Evol Microbiol . 63 (Pt 3): 801–808. doi :10.1099/ijs.0.038927-0. PMID  22581902.
  16. ^ Gupta RS (2005). «Белковые сигнатуры, характерные для альфа-протеобактерий и их подгрупп, и модель эволюции альфа-протеобактерий». Critical Reviews in Microbiology . 31 (2): 101–35. doi :10.1080/10408410590922393. PMID  15986834. S2CID  30170035.
  17. ^ Gupta RS (октябрь 2000 г.). «Филогения протеобактерий: отношения к другим типам эубактерий и эукариотам». FEMS Microbiology Reviews . 24 (4): 367–402. doi : 10.1111/j.1574-6976.2000.tb00547.x . PMID  10978543.
  18. ^ Gupta RS, Sneath PH (январь 2007 г.). «Применение подхода совместимости признаков к обобщенным данным молекулярной последовательности: порядок ветвления протеобактериальных подразделений». Журнал молекулярной эволюции . 64 (1): 90–100. Bibcode : 2007JMolE..64...90G. doi : 10.1007/s00239-006-0082-2. PMID  17160641. S2CID  32775450.
  19. ^ Hördt A, López MG, Meier-Kolthoff JP, Schleuning M, Weinhold LM, Tindall BJ и др. (2020-04-07). «Анализ 1000+ геномов типов и штаммов существенно улучшает таксономическую классификацию „альфапротеобактерий“». Frontiers in Microbiology . 11 : 468. doi : 10.3389/fmicb.2020.00468 . PMC 7179689. PMID  32373076 . 
  20. ^ Muñoz-Gómez SA, Hess S, Burger G, Lang BF, Susko E, Slamovits CH, Roger AJ (февраль 2019 г.). Rokas A, Wittkopp PJ, Irisarri I (ред.). «Обновленная филогения Alphaproteobacteria показывает, что паразитические Rickettsiales и Holosporales имеют независимое происхождение». eLife . 8 : e42535. doi : 10.7554/eLife.42535 . PMC 6447387 . PMID  30789345. 
  21. ^ Ji B, Zhang SD, Zhang WJ, Rouy Z, Alberto F, Santini CL и др. (март 2017 г.). «Химерная природа геномов морских магнитотактических коккоидно-овоидных бактерий определяет новую группу протеобактерий». Environmental Microbiology . 19 (3): 1103–1119. doi :10.1111/1462-2920.13637. PMID  27902881. S2CID  32324511.
  22. ^ Lin W, Zhang W, Zhao X, Roberts AP, Paterson GA, Bazylinski DA, Pan Y (июнь 2018 г.). «Геномная экспансия магнитотактических бактерий раскрывает раннее общее происхождение магнитотаксиса с эволюцией, специфичной для конкретной линии». Журнал ISME . 12 (6): 1508–1519. doi :10.1038/s41396-018-0098-9. PMC 5955933. PMID  29581530 . 
  23. ^ Euzéby JP, Parte AC. «Альфапротеобактерии, не отнесенные к семейству». Список названий прокариот, имеющих место в номенклатуре (LPSN) . Получено 7 июня 2021 г.
  24. ^ Rose AH, Tempest DW, Morris JG (1983). Достижения в микробной физиологии. Т. 24. Academic Press . стр. 111. ISBN 0-12-027724-7.
  25. ^ Tuberoidobacter, на: IniProt Таксономия
  26. ^ Tuberoidobacter, на: Браузер таксономии NCBI
  27. ^ Roger AJ, Muñoz-Gómez SA, Kamikawa R (ноябрь 2017 г.). «Происхождение и диверсификация митохондрий». Current Biology . 27 (21): R1177–R1192. doi : 10.1016/j.cub.2017.09.015 . PMID  29112874.
  28. ^ Demanèche S, Kay E, Gourbière F, Simonet P (июнь 2001 г.). «Естественная трансформация Pseudomonas fluorescens и Agrobacterium tumefaciens в почве». Applied and Environmental Microbiology . 67 (6): 2617–21. Bibcode : 2001ApEnM..67.2617D. doi : 10.1128/AEM.67.6.2617-2621.2001. PMC 92915. PMID 11375171  . 
  29. ^ O'Connor M, Wopat A, Hanson RS (январь 1977). «Генетическая трансформация в Methylobacterium organophilum». Журнал общей микробиологии . 98 (1): 265–72. doi : 10.1099/00221287-98-1-265 . PMID  401866.
  30. ^ Raina JL, Modi VV (август 1972 г.). «Связывание и трансформация дезоксирибонуклеата в Rhizobium jpaonicum». Журнал бактериологии . 111 (2): 356–60. doi :10.1128/jb.111.2.356-360.1972. PMC 251290. PMID  4538250 . 

Внешние ссылки