Planktomykeetit

Planktomykeetit

Gemmata obscuriglobus -solujen elektronimikrokuvat . Näkyvissä on monimutkainen sisäisten kalvojen järjestelmä
tieteellinen luokittelu
Verkkotunnus:bakteeritTyyppi:Planktomykeetit
Kansainvälinen tieteellinen nimi
Planctomycetes Garrity ja Holt 2001
Synonyymit
  • Planctobacteria Cavalier-Smith 2002

Planctomycetes [1] [2] [3] [4] ( lat.  Planctomycetes ) ovat gram -negatiivisten bakteerien tyyppi, jolle on ominaista ainutlaatuinen solurakenne, nimittäin monimutkainen suljettujen kalvojen järjestelmä . Erityisesti joissakin edustajissa nukleoidi sijaitsee ydinrungossa, jota ympäröi kaksoiskalvo. Jotkut lajit suorittavat anammoksia - ammoniakin anaerobista hapetusprosessia , jonka aikana muodostuu alkuainetyppeä ) [5] .

Solubiologia

Pitkään uskottiin, että Planctomycetes - tyyppisistä bakteereista puuttuu peptidoglykaani soluseinästä , mikä on ominaista useimpien bakteerien soluseinille. Sen sijaan Planctomycetes -solun seinämän uskottiin koostuvan glykoproteiinista , jossa on runsaasti glutamaattia . Tällä hetkellä peptidoglykaania löytyy kuitenkin kaikkien Planctomycetesin soluseinistä [8] [9] . Planctomycetesin kalvossa hopanoidien , steroidien kaltaisten  aineiden , on havaittu vahvistavan plasmakalvoa [10] .

Planctomycetes -tyypin bakteerisoluilla on tyypillinen morfologia, nimittäin ne erottuvat kalvoon sitoutuneiden sisäosien läsnäolosta. Planctomycetes - solussa erotetaan parifoplasma - alue, jossa ei ole ribosomeja , joka sijaitsee suoraan solukalvon, riboplasman tai pyrelluksen alla - tila, joka sisältää ribosomeja, ja nukleoidi , jota ympäröi kaksoiskalvo (nukleoidia ympäröivän kaksoiskalvon alla oleva tila viittaa myös riboplasma ja kokonaisuus Nukleoidia ja sitä ympäröivää kalvoa kutsutaan joskus ydinkappaleeksi ) [ 5] [11] [12] . Ennen Poribakteerien löytämistä Planctomycetes pidettiin ainoana bakteerina, jolla oli monimutkainen sisäkalvojärjestelmä [13] . Gemmata obscuriglobus sisäisen rakenteen rekonstruointi kolmiulotteisella elektronitomografialla ei voinut antaa yksiselitteistä tulkintaa näiden kalvojen rakenteesta. Erään vuoden 2013 tutkimuksen mukaan sisäiset kalvoosastot ovat tiheästi saman kalvon invaginaatioita, ja siten Planctomycetes -soluissa on kaksi gramnegatiivisille bakteereille ominaista tilaa : sytoplasma ja periplasminen tila . Liiallinen invaginaatio lisää solun pintaa kolminkertaiseksi suhteessa sen tilavuuteen, mikä saattaa johtua sterolien biosynteesin erityispiirteistä Gemmatassa [6] . Vuoden 2014 tutkimus osoitti kuitenkin, että Planctomycetes-bakteerien kalvoosastot ovat suljettuja, eli ne eivät ole invaginaatioita [7] .

On näyttöä siitä, että Gemmata obscuriglobus pystyy imemään suuria molekyylejä prosessissa, joka muistuttaa eukaryoottista endosytoosia monin tavoin [ 14 ] .

Kaikilla Planctomyceteillä ei ole kaksoiskalvon ympäröimää nukleoidia. Joten Candidatus Brocadia anammoxidans -lajilla ei ole ydinrunkoa, mutta siellä on anammoksosomi - erityinen organelli, jossa esiintyy anammoksia , eli ammoniakin anaerobinen hapettuminen typen muodostuksella [5] .

Planctomycetes -sienen elinkierto koostuu vuorottelusta istumattomasta vaiheesta, joka kiinnittyy alustaan ​​varren avulla, ja liikkuvasta vaiheesta, jossa varsi ei ole solun jatko, vaan erillinen proteiinilisä [16] ] [17] .

Genomi

16S-rRNA : n nukleotidisekvenssien vertaileva analyysi osoittaa, että tyypillä on korkea homologian taso kolmen muun tyypin kanssa - Verrucomicrobia , Chlamydiae ja Lentisphaerae , jotka muodostavat supertyypin [18] . Planctomycetes -tyypin edustajien genomien tutkiminen mahdollistaa metanogeneesin ja metylotrofian alkuperän selvittämisen [19] . Planctomycetes -tyypin edustajien genomien ainutlaatuinen piirre on joidenkin tärkeiden metabolisten reittien geenien operonirakenteen puuttuminen [12] , mikä ei myöskään ole tyypillistä prokaryooteille . Joidenkin geenien nukleotidisekvenssien vertailu osoittaa suuremman tason homologiaa eukaryoottien sekvenssien kanssa: esimerkiksi yksi Gemmata obscuriglobus -bakteerin geeni osoittaa korkeatasoista homologiaa alfa-V-integriiniproteiinia koodaavan geenin kanssa , jolla on suuri rooli transmembraaninen signalointi eukaryooteissa [20] .

Ekologia

Planctomycetes -lajin edustajat elävät makeissa ja suolaisissa vesissä [21] [22] ja ovat tärkeitä jäseniä maaperän mikrobiyhteisöissä [23] . Lisäksi niitä löytyy sfagnum - turvesuoista [ 24] ja ne elävät myös anaerobisissa lähteissä, joissa on runsaasti rikkiyhdisteitä [25] .

Phylogeny

Alla on kladogrammi Planctomycetesista , joka käyttää nimikkeistöä, jota suosittelee List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature (LSPN) [26] . Fylogeneettiset suhteet määritettiin The All-Species Living Tree [27] 111. julkaisussa (2013) esitetyn 16S rRNA:n analyysin perusteella .

Selite:
♠ Kannat ovat saatavilla National Center for Biotechnology Information (NCBI) -tietokannassa, mutta eivät LSPN-tietokannassa
♪ Prokaryootit, joille ei ole olemassa puhdasta viljelmää, eli kannat, joita ei viljellä, tai kannat, joiden viljelmät eivät ole resistenttejä.

Muistiinpanot

  1. ↑ Kulichevskaya I. S., Pankratov T. A., Dedysh S. N. Planctomycetes -edustajien tunnistaminen sfagnum -soissa käyttämällä molekyyli- ja kulttuurisia lähestymistapoja // Mikrobiologia. - 2006. - T. 75 , nro 3 . - S. 389-396 .
  2. ↑ Anyusheva M. G., Kalyuzhny S. V. Ammoniumin anaerobinen hapetus: mikrobiologiset, biokemialliset ja bioteknologiset näkökohdat // Modernin biologian menestys. - 2007. - T. 127 , nro 1 . - S. 34-43 .
  3. ↑ Shatalkin A.I. Kirjasta "Elämänpuun asennus" // Journal of General Biology. - 2006. - T. 67 , nro 3 . - S. 227-236 .
  4. ↑ Zavarzin G. A. Proteobakteerit: ekologinen periaate prokaryoottien systematiikassa  // Luonto . - Tiede , 1990. - Nro 5 . - S. 11 .
  5. ↑ 1 2 3 Willey et ai., 2009 , s. 429.
  6. ↑ 1 2 Santarella-Mellwig R. , Pruggnaller S. , Roos N. , Mattaj IW , Devos DP Bakteerien kolmiulotteinen rekonstruktio, jossa on monimutkainen endomembraanijärjestelmä.  (englanti)  // Public Library of Science Biology. - 2013. - Vol. 11, ei. 5 . — P. e1001565. - doi : 10.1371/journal.pbio.1001565 . — PMID 23700385 .
  7. ↑ 1 2 Sagulenko E. , Morgan GP , ​​Webb RI , Yee B. , Lee KC , Fuerst JA Planktomykeetin Gemmata obscuriglobusin rakennetutkimukset tukevat solujen lokeroitumista bakteerissa.  (englanti)  // Public Library of Science ONE. - 2014. - Vol. 9, ei. 3 . - P. e91344. - doi : 10.1371/journal.pone.0091344 . — PMID 24632833 .
  8. ↑ Jeske O. , Schüler M. , Schumann P. , Schneider A. , ​​Boedeker C. , Jogler M. , Bollschweiler D. , Rohde M. , Mayer C. , Engelhardt H. , Spring S. , Jogler C. Planctomycetes do niillä on peptidoglykaanin soluseinä.  (englanti)  // Luontoviestintä. - 2015. - Vol. 6. - P. 7116. - doi : 10.1038/ncomms8116 . — PMID 25964217 .
  9. ↑ van Teeseling MCF, Mesman RJ, Kuru E., Espaillat A., Cava F., Brun YV, VanNieuwenhze MS, Kartal B & van Niftrik L. Anammox Planctomycetes has a peptidoglycan cell wall  //  Nature communications : Journal . - 2015. - Vol. 6 . doi : 10.1038 / ncomms7878 .
  10. ↑ Jaap S. Sinninghe Damstéa, W. Irene C. Rijpstraa, Stefan Schoutena, John A. Fuerstb, Mike SM Jettenc, Marc Strousc. Hopanoidien esiintyminen planktomykeetissä: vaikutukset sedimenttibiomarkkeritietueeseen  // Organic Geochemistry. - 2004. - Voi. 35, nro 5 . - s. 561-566. - doi : 10.1016/j.orggeochem.2004.01.013 .
  11. ↑ Lindsay MR , Webb RI , Strous M. , Jetten MS , Butler MK , Forde RJ , Fuerst JA Solujen lokerointi planktomykeetissä: bakteerisolun uudenlaisia ​​rakenteellisia organisaatiotyyppejä.  (englanti)  // Mikrobiologian arkisto. - 2001. - Voi. 175, nro. 6 . - s. 413-429. — PMID 11491082 .
  12. ↑ 1 2 Glöckner FO , Kube M. , Bauer M. , Teeling H. , Lombardot T. , Ludwig W. , Gade D. , Beck A. , Borzym K. , Heitmann K. , Rabus R. , Schlesner H. , Amann R. , Reinhardt R. Meren planktomykeetin Pirellula sp. strain 1.  (englanniksi)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2003. - Voi. 100, ei. 14 . - P. 8298-8303. - doi : 10.1073/pnas.1431443100 . — PMID 12835416 .
  13. ↑ Fieseler L. , Horn M. , Wagner M. , Hentschel U. Uuden ehdokassuvun "Poribacteria" löytäminen merisienissä.  (englanti)  // Soveltava ja ympäristömikrobiologia. - 2004. - Voi. 70, ei. 6 . - P. 3724-3732. - doi : 10.1128/AEM.70.6.3724-3732.2004 . — PMID 15184179 .
  14. ↑ Lonhienne TG , Sagulenko E. , Webb RI , Lee KC , Franke J. , Devos DP , Nouwens A. , Carroll BJ , Fuerst JA Endosytoosin kaltainen proteiinin sisäänotto Gemmata obscuriglobus -bakteerissa.  (englanti)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America. - 2010. - Vol. 107, nro. 29 . - P. 12883-12888. - doi : 10.1073/pnas.1001085107 . — PMID 20566852 .
  15. ↑ Lee KC , Webb RI , Fuerst JA . Planktomykeetin Gemmata obscuriglobusin solukierto suhteessa solujen lokeroitumiseen.  (englanniksi)  // BMC-solubiologia. - 2009. - Vol. 10. - s. 4. - doi : 10.1186/1471-2121-10-4 . — PMID 19144151 .
  16. ↑ Colin Munn. meren mikrobiologia. - Toinen painos. - Garland Science, 2011. - S. 117. - 320 s. - ISBN 978-0-8153-6517-4 .
  17. ↑ Fuerst JA , Sagulenko E. Bakteerin lisäksi: planktomykeetit haastavat käsityksemme mikrobien rakenteesta ja toiminnasta.  (englanniksi)  // Luontoarvostelut. mikrobiologia. - 2011. - Voi. 9, ei. 6 . - s. 403-413. - doi : 10.1038/nrmicro2578 . — PMID 21572457 .
  18. ↑ Wagner M. , Horn M. Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chlamydiae ja sisarperhe muodostavat superhyvän, jolla on bioteknistä ja lääketieteellistä merkitystä.  (englanti)  // Nykyinen mielipide biotekniikassa. - 2006. - Voi. 17, ei. 3 . - s. 241-249. - doi : 10.1016/j.copbio.2006.05.005 . — PMID 16704931 .
  19. ↑ Chistoserdova L. , Jenkins C. , Kalyuzhnaya MG , Marx CJ , Lapidus A. , Vorholt JA , Staley JT , Lidstrom ME Arvoituksellisilla planktomykeetoilla voi olla avain metanogeneesin ja metylotrofian alkuperään.  (englanti)  // Molekyylibiologia ja evoluutio. - 2004. - Voi. 21, ei. 7 . - s. 1234-1241. - doi : 10.1093/molbev/msh113 . — PMID 15014146 .
  20. ↑ Jenkins C. , Kedar V. , Fuerst JA Geenilöytö Bakteeri-alueen planktomykeettijaosta käyttäen genomisen DNA-kirjastojen sekvenssimerkkejä.  (englanniksi)  // Genomibiologia. - 2002. - Voi. 3, ei. 6 . - P. 0031. - PMID 12093378 .
  21. ↑ Woebken D. , Teeling H. , Wecker P. , Dumitriu A. , Kostadinov I. , Delong EF , Amann R. , Glöckner F.O. Uusien meriplanctomykeettien fosmidit Namibian ja Oregonin rannikon upwelling-järjestelmistä ja niiden vertailu planc-tomyceesin kanssa genomit.  (englanti)  // ISME-lehti. - 2007. - Voi. 1, ei. 5 . - s. 419-435. - doi : 10.1038/ismej.2007.63 . — PMID 18043661 .
  22. ↑ Neef A. , Amann R. , Schlesner H. , Schleifer KH . Laajaan levinneen bakteeriryhmän seuranta: planktomykeettien in situ havaitseminen 16S-rRNA-kohdistetuilla koettimilla.  (Englanti)  // Mikrobiologia (Reading, Englanti). - 1998. - Voi. 144 (Pt 12). - P. 3257-3266. - doi : 10.1099/00221287-144-12-3257 . — PMID 9884217 .
  23. ↑ Buckley DH , Huangyutitham V. , Nelson TA , Rumberger A. , ​​Thies JE Planctomycetes monimuotoisuus maaperässä suhteessa maaperän historiaan ja ympäristön heterogeenisyyteen.  (englanti)  // Soveltava ja ympäristömikrobiologia. - 2006. - Voi. 72, nro. 7 . - P. 4522-4531. - doi : 10.1128/AEM.00149-06 . — PMID 16820439 .
  24. ↑ Kulichevskaia IS , Pankratov TA , Dedysh SN Planctomykeettien edustajien havaitseminen Sphagnum-turvessa molekyyli- ja viljelymenetelmillä  // Mikrobiologiia. - 2006. - Voi. 75, nro 3 . - s. 389-396. — PMID 16871807 .
  25. ↑ Elshahed MS , Youssef NH , Luo Q. , Najar FZ , Roe BA , Sisk TM , Bühring SI , Hinrichs KU , Krumholz LR Planktomykeettien fylogeneettinen ja metabolinen monimuotoisuus anaerobisista, sulfidi- ja rikkirikasista lähteistä, tsoodomaletista.  (englanti)  // Soveltava ja ympäristömikrobiologia. - 2007. - Voi. 73, nro. 15 . - P. 4707-4716. - doi : 10.1128/AEM.00591-07 . — PMID 17545322 .
  26. ↑ Planktomykeetit . Haettu 20. maaliskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 27. tammikuuta 2013.
  27. ↑ 16S rRNA-pohjainen LTP-julkaisu 111 (täysi puu) . Silva Kattava Ribosomal RNA -tietokanta. Haettu 20. maaliskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 23. syyskuuta 2015.

Kirjallisuus