Planctomycetes

Planctomycetes

Gemmata obscuriglobus sejtek elektronmikroszkópos felvételei . A belső membránok összetett rendszere látható
tudományos osztályozás
Tartomány:baktériumokTípusú:Planctomycetes
Nemzetközi tudományos név
Planctomycetes Garrity és Holt 2001
Szinonimák
  • Planctobacteria Cavalier-Smith 2002

A Planctomycetes [1] [2] [3] [4] ( lat.  Planctomycetes ) a Gram -negatív baktériumok egy fajtája, amelyet egyedi sejtszerkezet jellemzi, nevezetesen a zárt membránok összetett rendszerének jelenléte . Különösen egyes képviselőknél a nukleoid a nukleáris testben található, kettős membránnal körülvéve. Egyes fajok anammoxot hajtanak végre - az ammónia anaerob oxidációjának folyamatát , amely során elemi nitrogén képződik ) [5] .

Sejtbiológia

Sokáig azt hitték, hogy a Planctomycetes típusú baktériumok sejtfalában hiányzik a peptidoglikán , ami a legtöbb baktérium sejtfalára jellemző. Ehelyett azt gondolták, hogy a Planctomycetes sejtfala glutamátban gazdag glikoproteinből áll . Jelenleg azonban a peptidoglikán minden Planctomycetes sejtfalában megtalálható [8] [9] . A Planctomycetes membránjában a hopanoidok , a szteroidokhoz  hasonló anyagok erősítik a plazmamembránt [10] .

A Planctomycetes típusú baktériumsejtek jellegzetes morfológiával rendelkeznek, nevezetesen a membránhoz kötött belső kompartmentek jelenléte különbözteti meg őket. A Planctomycetes sejtben megkülönböztetik a parifoplazmát - a riboszómáktól mentes régiót , amely közvetlenül a sejtmembrán, riboplazma vagy pirellus alatt található - egy riboszómákat tartalmazó tér, és kettős membránnal körülvett nukleoid (a nukleoidot körülvevő kettős membrán alatti tér is a riboplazma, és a teljesség A nukleoidot és a körülvevő membránt néha magtestnek is nevezik ) [ 5] [11] [12] . A Poribacteria felfedezése előtt a Planctomycetes volt az egyetlen olyan baktérium, amely komplex belső membránrendszerrel rendelkezik [13] . A Gemmata obscuriglobus belső szerkezetének háromdimenziós elektrontomográfiával történő rekonstrukciója nem tudta egyértelműen értelmezni e membránok szerkezetét. Egy 2013-as tanulmány szerint a belső membrán kompartmentek ugyanazon membrán sűrűn elhelyezkedő invaginációi, így a Planctomycetes sejtekben két, a Gram-negatív baktériumokra jellemző tér található : a citoplazma és a periplazmatikus tér . A túlzott invaginációk háromszorosára növelik a sejtfelszínt a térfogatához képest, ami a gemmatai szterolok bioszintézisének sajátosságaiból fakadhat [6] . Egy 2014-es tanulmány azonban kimutatta, hogy a Planctomycetes membrán kompartmentjei zártak, vagyis nem invaginációk [7] .

Bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy a Gemmata obscuriglobus képes nagy molekulákat bekebelezni egy olyan folyamat során, amely számos módon hasonlít az eukarióta endocitózisra [ 14 ] .

Nem minden Planctomycetes rendelkezik kettős membránnal körülvett nukleoiddal. Tehát a Candidatus Brocadia anammoxidans fajnak nincs nukleáris teste, de van egy anammoxoszóma - egy speciális organellum, amelyben az anammox előfordul , vagyis az ammónia anaerob oxidációja nitrogén képződésével [5] .

A Planctomycetes életciklusa egy ülő állapot váltakozásából áll, amely szár segítségével kötődik a szubsztráthoz, és egy mobil szakaszból, amelyben a szár nem a sejt folytatása, hanem egy különálló fehérje függelék [16] ] [17] .

Genom

A 16S rRNS nukleotidszekvenciájának összehasonlító elemzése azt mutatja, hogy a típus nagyfokú homológiát mutat három másik típussal - Verrucomicrobia , Chlamydiae és Lentisphaerae , amelyek szupertípust alkotnak [18] . A Planctomycetes típus képviselőinek genomjának tanulmányozása lehetővé teszi a metanogenezis és a metilotrófia eredetének feltárását [19] . A Planctomycetes típus képviselőinek genomjának egyedi jellemzője, hogy néhány fontos metabolikus útvonal génjéből hiányzik az operonszerkezet [12] , ami szintén nem jellemző a prokariótákra . Egyes gének nukleotidszekvenciájának összehasonlítása nagyobb szintű homológiát mutat az eukariótákéval: például a Gemmata obscuriglobus egyik génje magas szintű homológiát mutat az alfa-V integrin fehérjét kódoló génnel , amely nagy szerepet játszik az eukariótákéval. transzmembrán jelátvitel eukariótákban [20] .

Ökológia

A Planctomycetes képviselői édes és sós vizekben élnek [21] [22] , és fontos tagjai a talajban élő mikrobiális közösségeknek [23] . Ezenkívül megtalálhatók a sphagnum tőzeglápokban [24] , és kénvegyületekben gazdag anaerob forrásokban is élnek [ 25] .

Phylogeny

Az alábbiakban a Planctomycetes kladogramja látható a List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature (LSPN) [26] által ajánlott nómenklatúra használatával . A filogenetikai kapcsolatokat a The All-Species Living Tree [27] 111. kiadásában (2013) bemutatott 16S rRNS elemzése alapján határozták meg .

Jelmagyarázat:
♠ A Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ (NCBI) adatbázisában elérhető törzsek, de az LSPN adatbázisban nem
♪ Prokarióták, amelyekhez nem létezik tiszta kultúra, azaz olyan törzsek, amelyeket nem tenyésztettek, vagy olyan törzsek, amelyek tenyészete nem rezisztens.

Jegyzetek

  1. ↑ Kulichevskaya I. S., Pankratov T. A., Dedysh S. N. Planctomycetes képviselőinek azonosítása sphagnum mocsarakban molekuláris és kulturális megközelítések segítségével // Mikrobiológia. - 2006. - T. 75 , 3. sz . - S. 389-396 .
  2. ↑ Anyusheva M. G., Kalyuzhny S. V. Az ammónium anaerob oxidációja: mikrobiológiai, biokémiai és biotechnológiai szempontok // A modern biológia sikerei. - 2007. - T. 127 , 1. sz . - S. 34-43 .
  3. ↑ Shatalkin A.I. Az "Életfa telepítése" című könyvről // Journal of General Biology. - 2006. - T. 67 , 3. sz . - S. 227-236 .
  4. ↑ Zavarzin G. A. Proteobaktériumok: ökológiai alapelv a prokarióták szisztematikájában  // Természet . - Tudomány , 1990. - 5. sz . - S. 11 .
  5. ↑ 1 2 3 Willey et al., 2009 , p. 429.
  6. ↑ 1 2 Santarella-Mellwig R. , Pruggnaller S. , Roos N. , Mattaj IW , Devos DP Baktériumok háromdimenziós rekonstrukciója komplex endomembrán rendszerrel.  (angol)  // Public Library of Science Biology. - 2013. - Kt. 11, sz. 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 A Planctomycete Gemmata obscuriglobus szerkezeti vizsgálatai támogatják a baktériumok sejtkompartmentalizációját.  (angol)  // Public Library of Science ONE. - 2014. - Kt. 9, sz. 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 peptidoglikán sejtfallal rendelkeznek.  (angol)  // Nature communications. - 2015. - Kt. 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. - Kt. 6 . doi : 10.1038 / ncomms7878 .
  10. ↑ Jaap S. Sinninghe Damstéa, W. Irene C. Rijpstraa, Stefan Schoutena, John A. Fuerstb, Mike SM Jettenc, Marc Strousc. A hopanoidok előfordulása a planktomicétákban: következmények az üledékes biomarker rekordra  // Organic Geochemistry. - 2004. - 20. évf. 35, 5. sz . - P. 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 Sejtek felosztása planktomicétákban: új típusú szerkezeti szerveződés a baktériumsejtek számára.  (angol)  // Archives of Microbiology. - 2001. - 20. évf. 175. sz. 6 . - P. 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. A Pirellula sp. tengeri planctomyceta teljes genomszekvenciája. törzs 1.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2003. - 20. évf. 100, nem. 14 . - P. 8298-8303. - doi : 10.1073/pnas.1431443100 . — PMID 12835416 .
  13. ↑ Fieseler L. , Horn M. , Wagner M. , Hentschel U. A „Poribacteria” új törzsfaj felfedezése tengeri szivacsokban.  (angol)  // Alkalmazott és környezeti mikrobiológia. - 2004. - 20. évf. 70, sz. 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 Endocytosis-like protein uptake in the bacterium Gemmata obscuriglobus.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2010. - 20. évf. 107. sz. 29 . - P. 12883-12888. - doi : 10.1073/pnas.1001085107 . — PMID 20566852 .
  15. ↑ Lee KC , Webb RI , Fuerst JA A Planktomyceta Gemmata obscuriglobus sejtciklusa a sejtkompartmentalizáció tekintetében.  (angol)  // BMC sejtbiológia. - 2009. - 1. évf. 10. - P. 4. - doi : 10.1186/1471-2121-10-4 . — PMID 19144151 .
  16. ↑ Colin Munn. tengeri mikrobiológia. - Második kiadás. - Garland Science, 2011. - P. 117. - 320 p. - ISBN 978-0-8153-6517-4 .
  17. ↑ Fuerst JA , Sagulenko E. A baktériumon túl: a planctomycetes megkérdőjelezi a mikrobiális szerkezetről és működésről alkotott elképzeléseinket.  (angol)  // Természetismertetők. mikrobiológia. - 2011. - Kt. 9, sz. 6 . - P. 403-413. - doi : 10.1038/nrmicro2578 . — PMID 21572457 .
  18. ↑ Wagner M. , Horn M. A Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chlamydiae és a testvérfila egy biotechnológiai és orvosi jelentőségű szuperfillum.  (angol)  // Jelenlegi vélemény a biotechnológiában. - 2006. - Vol. 17. sz. 3 . - P. 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 .  (angol)  // Molekuláris biológia és evolúció. - 2004. - 20. évf. 21, sz. 7 . - P. 1234-1241. - doi : 10.1093/molbev/msh113 . — PMID 15014146 .
  20. ↑ Jenkins C. , Kedar V. , Fuerst JA Génfelfedezés a baktériumok domén planctomycete részlegében genomikus DNS-könyvtárakból származó szekvenciacímkék segítségével.  (angol)  // Genombiológia. - 2002. - 20. évf. 3, sz. 6 . - P. 0031. - PMID 12093378 .
  21. ↑ Woebken D. , Teeling H. , Wecker P. , Dumitriu A. , Kostadinov I. , Delong EF , Amann R. , Glöckner F.O. Új tengeri Planctomycetes fosmids from the Namíbiai és Oregon part upwelling systems and their cross-comparation with planctomycete genomok.  (angol)  // Az ISME folyóirat. - 2007. - Vol. 1, sz. 5 . - P. 419-435. - doi : 10.1038/ismej.2007.63 . — PMID 18043661 .
  22. ↑ Neef A. , Amann R. , Schlesner H. , Schleifer KH Széles körben elterjedt baktériumcsoport monitorozása: planctomycetes in situ kimutatása 16S rRNS-célzott próbákkal.  (angol)  // Mikrobiológia (Reading, Anglia). - 1998. - Vol. 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 diverzitása talajban a talajtörténettel és a környezeti heterogenitással kapcsolatban.  (angol)  // Alkalmazott és környezeti mikrobiológia. - 2006. - Vol. 72. sz. 7 . - P. 4522-4531. - doi : 10.1128/AEM.00149-06 . — PMID 16820439 .
  24. ↑ Kulichevskaia IS , Pankratov TA , Dedysh SN A Planctomycetes képviselőinek kimutatása Sphagnum tőzeglápokban molekuláris és termesztési módszerekkel  // Mikrobiologiia. - 2006. - Vol. 75, 3. sz . - P. 389-396. — PMID 16871807 .
  25. ↑ Elshahed MS , Youssef NH , Luo Q. , Najar FZ , Roe BA , Sisk TM , Bühring SI , Hinrichs KU , Krumholz LR Planctomycetes filogenetikai és metabolikus sokfélesége anaerob, szulfidban és kénben gazdag forrásból, zodomalahból és okletonból.  (angol)  // Alkalmazott és környezeti mikrobiológia. - 2007. - Vol. 73. sz. 15 . - P. 4707-4716. - doi : 10.1128/AEM.00591-07 . — PMID 17545322 .
  26. ↑ Planctomycetes . Letöltve: 2013. március 20. Az eredetiből archiválva : 2013. január 27..
  27. ↑ 16S rRNS-alapú LTP 111-es kiadás (teljes fa) . Silva Átfogó Riboszomális RNS Adatbázis. Letöltve: 2013. március 20. Az eredetiből archiválva : 2015. szeptember 23..

Irodalom