Thaumarchaeota

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Jak číst taxoboxThaumarchaeota
alternativní popis obrázku chybí
Vědecká klasifikace
DoménaArchea
NadkmenProteoarcheota
KmenThaumarcheota
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Thaumarchaeota (též Nitrososphaerota[1]) je archeální kmen,[2] jehož vyčlenění z kmene Crenarchaeota bylo navrženo v roce 2008 na základě sekvenace genomu Cenarchaeum symbiosum.[3] Tato změna byla dále podpořena sekvenací genomů Nitrosopumilus maritimus a Nitrososphaera gargensis v roce 2010.[4] Jedná se o amoniak oxidující archea (AOA).[5] Specifickým znakem tohoto kmene je membránový lipid crenarchaeol, který se vyskytuje pouze u nich a skládá se z jednoho cyklohexanového a čtyř cyklopentanových kruhů. Předpokládá se, že umožňuje těmto organismům adaptaci na nižší teploty v oceánech, kde se často vyskytují.[6] Nejčastěji jsou studována jako obohacené směsné kultury, ale podařilo se získat i několik čistých kultur.[7] Kultivace je obtížná kvůli dlouhé době zdvojení, která může být 21 až 81 hodin.[8][9]

Výskyt[editovat | editovat zdroj]

Thaumarchaeota patří mezi nejhojněji rozšířená archea na Zemi, kde je můžeme nalézt v mnoha různých habitatech.[10] Jsou globálně rozšířená v oceánech jako součást planktonu.[11] Zde se nejčastěji vyskytují v hloubce 100–350 metrů.[12] Byla také nalezena Thaumarchaeota obývající dno Mariánského příkopu.[13] V pobřežních vodách Kalifornie byl objeven archeon žijící v symbióze s mořskou houbou.[14] Dále se také vyskytují ve sladkovodním prostředí, velmi slaných vodách[15] a půdě.[16] Tvoří konsorcia oxidující amoniak (Anammox) v čistírnách odpadních vod.[17] Byla také objevena v sirných vodách bažin, kde žijí v symbióze s gammaproteobakteriemi oxidujícími síru.[18] Většina thaumarchaeot je mesofilní, ale lze nalézt i termofilní druhy žijící v horkých pramenech.[19] Jsou také součástí mikrobiomu lidské kůže, ale nebyla u nich pozorována patogenita.[20]

Taxonomie[editovat | editovat zdroj]

Thaumarchaeota se dělí do tří skupin. Skupina 1.1a je tvořena zástupci, kteří osidlují vodní prostředí. Do skupiny 1.1b spadají archea vyskytující se v půdě. Poslední skupinu ThAOA tvoří termofilní zástupci. Toto rozdělení probíhá na základě sekvence genu 16S rRNA, kdy jednotliví zástupci mají její podobnost větší než 97 %, zatímco její podobnost mezi skupinami je 85–86 %.[21] Kromě genu 16s RNA se také využívá jako marker pro identifikaci a klasifikaci gen amoA, kódující amoiakmonooxygenázu.[22]

Morfologie[editovat | editovat zdroj]

Buňky jsou malé a velikostí nepřesahují 1 μm. Tvarem může být tyčinka nebo kok, případně nepravidelný kok.[9] U některých zástupců může při vyšší koncentraci buněk docházet k jejich agregaci. Na povrchu některých z nich se nachází glykoproteinová S-vrstva nebo pily, které umožňují přichycení na povrch.[23] U motilních můžeme pozorovat archaellum, tedy archeální bičík.[21]

Genom[editovat | editovat zdroj]

Velikost genomu se pohybuje mezi 1,57 Mbp a 2,8 Mbp, kdy zástupci skupiny 1.1b mají větší genomy. než zástupci ostatních skupin. Počet předpovězených genů je 1847 až 3609. Genom Nitrosopumilus maritimus se svou velikostí 1,65 Mbp řadí mezi jedny z nejmenších archeálních genomů.[24] Zástupci skupiny 1.1a mají obsah GC okolo 33 %, zatímco u skupiny 1.1b se pohybuje mezi 48,4 až 52,7 %.[21] Byl u nich nalezen gen pro topoizomerázu 1B, která zatím nebyla pozorována u žádných jiných archeí.[25] U skupiny 1.1b se nacházejí geny kódující CRISPR-CAS typu I, který zajišťuje ochranu proti virům.[26] Viry napadající kmen Thaumarchaeota spadají do třídy dsDNA virů.[27]

Metabolismus[editovat | editovat zdroj]

Zástupci kmene Thaumarchaeota jsou aerobní chemoautotrofní organismy. Růstové podmínky byly stanoveny studiem obohacených nebo čistých kultur. Růstové teploty se pohybují mezi 22–72 °C, kdy většina mezofilních má optimum kolem 28 °C. Jsou schopné růst při pH 4–7,5, ale většině vyhovuje neutrální až mírně zásadité prostředí.[21]

Velká část informací o jejich metabolismu pochází ze studia zástupce Nitrosopumilus maritimus, který byl, jako jeden z mála thaumarchaeot, získán jako čistá kultura. N. maritimus je adaptovaný pro život v oligotrofním prostředí otevřených oceánu. Energii získává oxidací amoniaku na dusitan s pomocí enzymů, které mají vysokou substrátovou afinitu. Tyto enzymy mu umožňují využívat nízké koncentrace živin dostupné v oceánech. N. maritimus se značnou mírou podílí na procesu nitrifikace a koloběhu dusíku v přírodě[28]. Tento archeon je schopný růst na anorganickém médiu, ale má i transportéry pro různé organické látky, jako jsou aminokyseliny a oligopeptidy.[11] Namísto železa, které se vyskytuje coby kofaktor v komplexech elektronového transportního řetězce u nitrifikačních bakterií, se u N. maritimus nachází v centrech oxidáz měď.[29]

Další informace pocházejí ze studia genomů zástupců kmene Thaumarchaeota. Jelikož se v žádném genom nepodařilo identifikovat geny kódující enzym RuBisCo, tak se předpokládá, že fixace CO2 probíhá 3-hydroxypropionátt/4-hydroxybutyrátovou cestou.[30] V jejich genomu byly také identifikovány geny pro syntetickou dráhu kobalaminu.[15]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. ↑ WHITMAN, William B.; OREN, Aharon; CHUVOCHINA, Maria. Proposal of the suffix –ota to denote phyla. Addendum to ‘Proposal to include the rank of phylum in the International Code of Nomenclature of Prokaryotes’. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2018, roč. 68, čís. 3, s. 967–969. Dostupné online [cit. 2023-11-28]. ISSN 1466-5034. DOI 10.1099/ijsem.0.002593. 
  2. ↑ OREN, Aharon; GARRITY, George M. Valid publication of the names of forty-two phyla of prokaryotes. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2021, roč. 71, čís. 10, s. 005056. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1466-5034. DOI 10.1099/ijsem.0.005056. 
  3. ↑ BROCHIER-ARMANET, Céline; BOUSSAU, Bastien; GRIBALDO, Simonetta. Mesophilic crenarchaeota: proposal for a third archaeal phylum, the Thaumarchaeota. Nature Reviews Microbiology. 2008-03, roč. 6, čís. 3, s. 245–252. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1740-1534. DOI 10.1038/nrmicro1852. (anglicky) 
  4. ↑ SPANG, Anja; HATZENPICHLER, Roland; BROCHIER-ARMANET, Céline. Distinct gene set in two different lineages of ammonia-oxidizing archaea supports the phylum Thaumarchaeota. Trends in Microbiology. 2010-08, roč. 18, čís. 8, s. 331–340. PMID: 20598889. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1878-4380. DOI 10.1016/j.tim.2010.06.003. PMID 20598889. 
  5. ↑ YIN, Zhixuan; BI, Xuejun; XU, Chenlu. Ammonia-Oxidizing Archaea (AOA) Play with Ammonia-Oxidizing Bacteria (AOB) in Nitrogen Removal from Wastewater. Archaea. 2018-09-13, roč. 2018, s. 8429145. PMID: 30302054 PMCID: PMC6158934. Dostupné online [cit. 2023-12-07]. ISSN 1472-3646. DOI 10.1155/2018/8429145. PMID 30302054. 
  6. ↑ DAMSTÉ, Jaap S. Sinninghe; SCHOUTEN, Stefan; HOPMANS, Ellen C. Crenarchaeol: the characteristic core glycerol dibiphytanyl glycerol tetraether membrane lipid of cosmopolitan pelagic crenarchaeota. Journal of Lipid Research. 2002-10, roč. 43, čís. 10, s. 1641–1651. PMID: 12364548. Dostupné online [cit. 2023-11-30]. ISSN 0022-2275. DOI 10.1194/jlr.m200148-jlr200. PMID 12364548. 
  7. ↑ KÖNNEKE, Martin; BERNHARD, Anne E.; DE LA TORRE, José R. Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Nature. 2005-09, roč. 437, čís. 7058, s. 543–546. Dostupné online [cit. 2023-12-03]. ISSN 1476-4687. DOI 10.1038/nature03911. (anglicky) 
  8. ↑ SCHOUTEN, Stefan; HOPMANS, Ellen C.; BAAS, Marianne. Intact Membrane Lipids of “ Candidatus Nitrosopumilus maritimus,” a Cultivated Representative of the Cosmopolitan Mesophilic Group I Crenarchaeota. Applied and Environmental Microbiology. 2008-04-15, roč. 74, čís. 8, s. 2433–2440. Dostupné online [cit. 2023-12-05]. ISSN 0099-2240. DOI 10.1128/AEM.01709-07. PMID 18296531. (anglicky) 
  9. ↑ a b MOSIER, Annika C.; LUND, Marie B.; FRANCIS, Christopher A. Ecophysiology of an ammonia-oxidizing archaeon adapted to low-salinity habitats. Microbial Ecology. 2012-11, roč. 64, čís. 4, s. 955–963. PMID: 22644483. Dostupné online [cit. 2023-12-03]. ISSN 1432-184X. DOI 10.1007/s00248-012-0075-1. PMID 22644483. 
  10. ↑ PESTER, Michael; SCHLEPER, Christa; WAGNER, Michael. The Thaumarchaeota: an emerging view of their phylogeny and ecophysiology. Current Opinion in Microbiology. 2011-6, roč. 14, čís. 3, s. 300–306. PMID: 21546306 PMCID: PMC3126993. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1369-5274. DOI 10.1016/j.mib.2011.04.007. PMID 21546306. 
  11. ↑ a b WALKER, C. B.; DE LA TORRE, J. R.; KLOTZ, M. G. Nitrosopumilus maritimus genome reveals unique mechanisms for nitrification and autotrophy in globally distributed marine crenarchaea. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2010-05-11, roč. 107, čís. 19, s. 8818–8823. PMID: 20421470 PMCID: PMC2889351. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1091-6490. DOI 10.1073/pnas.0913533107. PMID 20421470. 
  12. ↑ ScienceDirect.com | Science, health and medical journals, full text articles and books.. www.sciencedirect.com [online]. [cit. 2023-11-30]. Dostupné online. 
  13. ↑ KEROU, Melina; PONCE-TOLEDO, Rafael I.; ZHAO, Rui. Genomes of Thaumarchaeota from deep sea sediments reveal specific adaptations of three independently evolved lineages. The ISME Journal. 2021-09, roč. 15, čís. 9, s. 2792–2808. Dostupné online [cit. 2023-11-30]. ISSN 1751-7370. DOI 10.1038/s41396-021-00962-6. (anglicky) 
  14. ↑ PRESTON, C M; WU, K Y; MOLINSKI, T F. A psychrophilic crenarchaeon inhabits a marine sponge: Cenarchaeum symbiosum gen. nov., sp. nov.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1996-06-25, roč. 93, čís. 13, s. 6241–6246. PMID: 8692799 PMCID: PMC39006. Dostupné online [cit. 2023-11-30]. ISSN 0027-8424. PMID 8692799. 
  15. ↑ a b DOXEY, Andrew C.; KURTZ, Daniel A.; LYNCH, Michael DJ. Aquatic metagenomes implicate Thaumarchaeota in global cobalamin production. The ISME Journal. 2015-02, roč. 9, čís. 2, s. 461–471. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1751-7370. DOI 10.1038/ismej.2014.142. (anglicky) 
  16. ↑ TOURNA, Maria; STIEGLMEIER, Michaela; SPANG, Anja. Nitrososphaera viennensis, an ammonia oxidizing archaeon from soil. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011-05-17, roč. 108, čís. 20, s. 8420–8425. PMID: 21525411 PMCID: PMC3100973. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1091-6490. DOI 10.1073/pnas.1013488108. PMID 21525411. 
  17. ↑ LIMPIYAKORN, Tawan; FÜRHACKER, Maria; HABERL, Raimund. amoA-encoding archaea in wastewater treatment plants: a review. Applied Microbiology and Biotechnology. 2013-02-01, roč. 97, čís. 4, s. 1425–1439. Dostupné online [cit. 2023-11-30]. ISSN 1432-0614. DOI 10.1007/s00253-012-4650-7. (anglicky) 
  18. ↑ MULLER, Félix; BRISSAC, Terry; LE BRIS, Nadine. First description of giant Archaea ( Thaumarchaeota ) associated with putative bacterial ectosymbionts in a sulfidic marine habitat. Environmental Microbiology. 2010-08, roč. 12, čís. 8, s. 2371–2383. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1462-2912. DOI 10.1111/j.1462-2920.2010.02309.x. (anglicky) 
  19. ↑ DE LA TORRE, José R.; WALKER, Christopher B.; INGALLS, Anitra E. Cultivation of a thermophilic ammonia oxidizing archaeon synthesizing crenarchaeol. Environmental Microbiology. 2008-03, roč. 10, čís. 3, s. 810–818. Dostupné online [cit. 2023-11-19]. ISSN 1462-2912. DOI 10.1111/j.1462-2920.2007.01506.x. (anglicky) 
  20. ↑ PROBST, Alexander J.; AUERBACH, Anna K.; MOISSL-EICHINGER, Christine. Archaea on Human Skin. PLOS ONE. 12. 6. 2013, roč. 8, čís. 6, s. e65388. Dostupné online [cit. 2023-11-30]. ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0065388. PMID 23776475. (anglicky) 
  21. ↑ a b c d STIEGLMEIER, Michaela; ALVES, Ricardo J. E.; SCHLEPER, Christa. The Phylum Thaumarchaeota. Příprava vydání Eugene Rosenberg, Edward F. DeLong, Stephen Lory, Erko Stackebrandt, Fabiano Thompson. Berlin, Heidelberg: Springer Dostupné online. ISBN 978-3-642-38954-2. DOI 10.1007/978-3-642-38954-2_338. S. 347–362. (anglicky) DOI: 10.1007/978-3-642-38954-2_338. 
  22. ↑ academic.oup.com [online]. [cit. 2023-12-04]. Dostupné online. 
  23. ↑ HATZENPICHLER, Roland; LEBEDEVA, Elena V.; SPIECK, Eva. A moderately thermophilic ammonia-oxidizing crenarchaeote from a hot spring. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2008-02-12, roč. 105, čís. 6, s. 2134–2139. PMID: 18250313 PMCID: PMC2538889. Dostupné online [cit. 2023-12-03]. ISSN 1091-6490. DOI 10.1073/pnas.0708857105. PMID 18250313. 
  24. ↑ URAKAWA, Hidetoshi; MARTENS-HABBENA, Willm; STAHL, David A. Physiology and Genomics of Ammonia-Oxidizing Archaea. Příprava vydání Bess B. Ward, Daniel J. Arp, Martin G. Klotz. Washington, DC, USA: ASM Press Dostupné online. ISBN 978-1-68367-116-9, ISBN 978-1-55581-714-5. DOI 10.1128/9781555817145.ch6. S. 115–155. (anglicky) DOI: 10.1128/9781555817145.ch6. 
  25. ↑ BROCHIER-ARMANET, Céline; GRIBALDO, Simonetta; FORTERRE, Patrick. A DNA topoisomerase IB in Thaumarchaeota testifies for the presence of this enzyme in the last common ancestor of Archaea and Eucarya. Biology Direct. 2008-12-23, roč. 3, s. 54. PMID: 19105819 PMCID: PMC2621148. Dostupné online [cit. 2023-12-05]. ISSN 1745-6150. DOI 10.1186/1745-6150-3-54. PMID 19105819. 
  26. ↑ SPANG, Anja; POEHLEIN, Anja; OFFRE, Pierre. The genome of the ammonia‐oxidizing C andidatus N itrososphaera gargensis: insights into metabolic versatility and environmental adaptations. Environmental Microbiology. 2012-12, roč. 14, čís. 12, s. 3122–3145. Dostupné online [cit. 2023-12-05]. ISSN 1462-2912. DOI 10.1111/j.1462-2920.2012.02893.x. (anglicky) 
  27. ↑ portlandpress.com [online]. [cit. 2023-12-05]. Dostupné online. 
  28. ↑ MARTENS-HABBENA, Willm; BERUBE, Paul M.; URAKAWA, Hidetoshi. Ammonia oxidation kinetics determine niche separation of nitrifying Archaea and Bacteria. Nature. 2009-10, roč. 461, čís. 7266, s. 976–979. Dostupné online [cit. 2023-11-28]. ISSN 1476-4687. DOI 10.1038/nature08465. (anglicky) 
  29. ↑ WALKER, C. B.; DE LA TORRE, J. R.; KLOTZ, M. G. Nitrosopumilus maritimus genome reveals unique mechanisms for nitrification and autotrophy in globally distributed marine crenarchaea. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2010-05-11, roč. 107, čís. 19, s. 8818–8823. PMID: 20421470 PMCID: PMC2889351. Dostupné online [cit. 2023-11-28]. ISSN 0027-8424. DOI 10.1073/pnas.0913533107. PMID 20421470. 
  30. ↑ BERG, Ivan A.; KOCKELKORN, Daniel; BUCKEL, Wolfgang. A 3-hydroxypropionate/4-hydroxybutyrate autotrophic carbon dioxide assimilation pathway in Archaea. Science (New York, N.Y.). 2007-12-14, roč. 318, čís. 5857, s. 1782–1786. PMID: 18079405. Dostupné online [cit. 2023-11-28]. ISSN 1095-9203. DOI 10.1126/science.1149976. PMID 18079405. 
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Thaumarchaeota&oldid=23627942“