Thorarchaeota

Thorarchaeota
vědecká klasifikace
Doména:ArchaeaTyp:Thorarchaeota
Mezinárodní vědecký název
Thorarchaeota Seitz a kol. 2016
Vyhledávání obrázků na Wikimedia Commons NCBI   1706441

Thorarchaeota  (lat.) je domnělý typ archaea , jehož izolace byla navržena v roce 2016 na základě metagenomické analýzy dnových sedimentů z oblasti ústí řeky White Oak River v Severní Karolíně ( USA ). Členové skupiny jsou schopni uvolňovat acetát během degradace proteinů a zřejmě redukovat elementární síru a thiosíran . Fylogenetická analýza ukazuje na starověk a širokou distribuci typu archaea. Název skupiny odráží její blízkost k jiné starobylé skupině archaea - Lokiarchaeota [1] .

Objev

Řeka White Oak v Severní Karolíně, ve které byly nalezeny metagenomické vzorky Thorarchaeota archaea , slouží jako modelový systém pro studium mikrobiálních společenství zapojených do anaerobního koloběhu uhlíku , zejména metanogeneze a oxidace metanu . Metagenomová rekonstrukce genomů ze vzorků sedimentů z této řeky vedla k sestavení téměř kompletních genomů (2,4–3,9 megabází na délku) dosud neznámé skupiny archaea, která byla pojmenována Thorarchaeota [1] .

Metabolismus

Genetická výbava genomů Thorarchaeota ukazuje, že členové skupiny jsou schopni degradace proteinů . Byly identifikovány geny kódující enzymy degradující proteiny clostripain ( cloSI ) a ginjipain ( rgpA ), stejně jako několik dalších extracelulárních peptidáz . Ve všech genomech byly nalezeny geny pro nosiče di- a oligo peptidů a v některých i nosiče větvených aminokyselin . Zdá se, že schopnost přenášet proteiny zvenčí do buňky je vlastní všem archaeám skupiny. Navíc bylo zjištěno, že všechny Thorarchaeota mají geny potřebné pro degradaci požitých proteinů na ketokyseliny . Předpokládá se, že právě proteiny slouží jako zdroj uhlíku pro archaea Thorarchaeota [1] .

Archaean skupina má geny pro řadu domnělých oxidoreduktáz , jako je pyruvát ferredoxin oxidoreduktáza , indolepyruvát ferredoxin oxidoreduktáza a aldehyd oxidoreduktáza . Tyto enzymy přeměňují ketokyseliny na acetyl-CoA a organické kyseliny , jako je acetát. Jejich práce vyžaduje oxidovaný ferredoxin jako akceptor elektronů , jehož zásoba může podporovat nikl-železnaté hydrogenázy , jejichž geny byly nalezeny v řadě Thorarchaeota [1] .

V genomech těchto archaea byl nalezen malý počet enzymů metabolismu sacharidů , ale funkce byly určeny pouze pro některé z nich ( celulázy a alfa-manosidázy ). Zdá se tedy, že sacharidy pro ně slouží pouze jako pomocný zdroj uhlíku. Ve shromážděných genomech byly nalezeny geny pro všechny proteiny potřebné pro glykolýzu , kromě hexokinázy . Thorarchaeota jsou zjevně schopny zcela nebo úplně převést glukóza-6-fosfát na fosfoenolpyruvát . Pyruvátkináza chybí u všech zástupců této skupiny, místo toho tvoří pyruvát fosfoenolpyruvátsyntázu . Všechny archaea kmene jsou schopny převést pyruvát na acetyl-CoA pomocí podjednotek E1 a E2 pyruvátdehydrogenázy a všech podjednotek pyruvát:ferredoxin oxidoreduktázy. Chybí v nich téměř všechny enzymy Krebsova cyklu , u všech byl však detekován téměř kompletní komplex sukcinátdehydrogenázy . Lze předpokládat, že oxidace acetyl-CoA prostřednictvím Krebsova cyklu není klíčovou cestou pro získávání energie v Thorarchaeota [1] .

Ve všech Thorarchaeota byl identifikován gen pro podjednotku acetyl-CoA syntetázy tvořící ADP , která se podílí na tvorbě acetátu u Pyrococcus furiosus a dalších archaea. Archaea tohoto typu tedy mohou tvořit acetát, ale nebyly v nich identifikovány žádné geny alkoholového kvašení . Pravděpodobně tvoří acetát po hydrolytické degradaci acetyl-CoA. Acetát slouží jako klíčový substrát pro redukci síranů a metanogenezi v sedimentech v ústí řek a je důležitým článkem mezi oxidativním metabolismem a fermentací [1] .

U některých zástupců byly nalezeny téměř všechny geny Wood-Ljungdalovy dráhy , která zajišťuje autotrofní fixaci dvou intracelulárních molekul CO 2 , nejprve na acetyl-CoA a poté na acetát. Část Thorarchaeota tak může být schopna fixovat CO 2 a zajišťovat sebe sama prostřednictvím autotrofní acetogeneze [1] .

Všechny Thorarchaeota mají homology sulfohydrogenázy P. furiosus , takže archaea této skupiny jsou s největší pravděpodobností schopny redukovat síru. Bylo zjištěno, že některé z nich nesou sulfát a thiosulfát, sulfohydrogenázu a thiosulfátreduktázu [1] .

Fylogenetické vztahy

Analýza genu 16S rRNA ukázala, že Thorarchaeota jsou v přírodě poměrně rozšířené: nacházejí se v mangrovech , jezerech a hydrotermálních mořských sedimentech. Ukázal také, že zástupci Thorarchaeota se liší od archaea jiných typů. Sdílejí společného předka s nedávno identifikovanou archaeanskou skupinou Lokiarchaeota a jsou blízko základny archaean fylogenetického stromu [1] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Seitz KW , Lazar CS , Hinrichs KU , Teske AP , Baker BJ Genomická rekonstrukce nového, hluboce rozvětveného sedimentového archaálního kmene s cestami pro acetogenezi a redukci síry.  (anglicky)  // Časopis ISME. - 2016. - Sv. 10, č. 7 . - S. 1696-1705. - doi : 10.1038/ismej.2015.233 . — PMID 26824177 .