Thermoplasmatota

Thermoplasmatota
Rendszertani besorolás
Domén: Archeák (Archaea)
Ország: Euryarchaeota
Törzs: Thermoplasmatota
Chuvochina et al. 2024[1][2]
Szinonimák
  • Diaforarchaea

A Thermoplasmatota (korábban TMEG vagy Diaforarchaea) az archeák egyik törzse az Euryarchaeota országban. Nevét a Thermoplasma nemzetségről kapta.[1][2] Diaforarchaea néven főosztály volt.[3]

Történet

Eredetileg metagenomikai klónok alapján írták le dél-afrikai aranybányákban, később kimutatták, hogy önálló taxonómiai kládot alkotnak.[3] Anyagcseréjéről az előrejelzéseket eleinte egy genomja, a mély anoxiás tőzegrétegek metagenomjából származó TMEG-bg1 alapján tették.[3] Eszerint zsírsavakat oxidálhatott annak anaerob légzéssel való összekapcsolásával vagy metanogénekkel való szintróf kölcsönhatással.[4]

A Poseidonialest korábban II., a Pontarchaeát III. tengeri csoportnak nevezték.[5]

2022-ben azonosították Sheridan et al. a Lutacidiplasmatales rendet, a „Luti” és az „acidi” részek a savas talajban való gyakoriságra, a „plasma” a Thermoplasmatotával való rokonságra utal.[3] Ugyanez évben igazolták Zhang et al., hogy a Yaplasmales a Thermoplasmatota rendje.[5]

Élőhely

Számos niche-ben és környezetben megtalálható, például Lutacidiplasmatales szárazföldön gyakori fajokat tartalmaz, más rendek megtalálhatók például dél-afrikai aranybányákban.[3]

Közös ősük termofil volt, több fajuk később egymástól függetlenül, a Thermoplasmatota diverzitásának növekedésekor mezofil lett.[3] Emellett poliextremofil fajai vannak például a Nagy-sóstóban.[6]

Életmód

Aerob sejtlégzésre képes, vagyis aerob és fakultatív anaerob fajokkal rendelkezik, noha 2022-ig a TMEG-bg1 alapján készült tanulmányok szerint hosszú láncú zsírsavakat és szulfitot bontó anaerob fajokból áll, melyek hidrogén-szulfidot állítanak elő.[3]

Az Angelarchaeales elágazóláncúketosavdehidrogenáz-komplexszel rendelkezik, lehetővé téve az elágazó láncú aminosavak acetil- és propionil-CoA-ra bontását. Előbbit egy glioxilátsönt használja fel.[7]

Egyes fajai a fordított citromsavciklus révén autotrófok lehetnek.[8]

Mennyiségük a [SO2−4] értékével pozitívan, a pH-val negatívan korrelál.[9]

Genetika

A Lutacidiplasmatales genomjai alapján feltehetően konvergens evolúcióval és törzsön belüli horizontális géntranszferrel jelent meg a törzsben az aerob légzés, a glikolízis és a savtolerancia. Rendelkezik savtoleráns V/A-ATPázzal.[3]

Fajaiban a GC-tartalom a Lutacidiplasmatales, a Methanomassiliicoccales, a Gimiplasmatales és a Lunaplasmatales és az SG8-5 rend evolúciójának kezdetén nőtt.[3]

Számos faja rendelkezik tioszulfát-kén-transzferázzal és szulfit-oxidázzal vagy szulfit-reduktázzal.[3]:8. kiegészítő táblázat Az aerob és mikroaerob légzés, a savtoleráns V-ATPáz és arginin-deimináz, a Wood–Ljungdahl-út, a metanogenezis, a RuBisCo és a glikolízis egymástól függetlenül többször megjelentek.[3]:4. ábra A Thermoplasmatalesben csak a Ferroplasma, az Acidiplasma és a Picrophilus rendelkeznek a hagyományostól eltérő IV. sejtlégzési komplexszel, melyben coxAC van, míg a Poseidoniales a baktériumokéhoz hasonlóbb szekvenciájú coxA-val rendelkezik a többi archeáénál, így feltehetően önállóan szerezte baktériumtól. A citokróm c-oxidázt legalább 3 különböző úton szerezte a Thermoplasmatota.[3] A doménközi különbségek ellenére a Thermoplasmatota coxA génjei mind a D- és K-csatornás hem-réz-oxigén-reduktázok A1 családjába tartoznak.[3]

Feltehetően nincs kemotaxissal összefüggő rendszerük.[10]

A heterodiszulfid-reduktáz, D alegység (HdrD) diverzitása a Thermoplasmatotában az egyik legnagyobb, közeli rokona a Methanonatronarchaeia HdrD-csoportja.[11]

Filogenetika

120 genom alapján az Archaeoglobalestől vált külön, és a Lutacidiplasmatales testvérkládja névtelen nemzetségekből álló névtelen rendekből áll.[3]:2. ábra

Jelentőség

Evolúciómodellezés

A Thermoplasmatota az archeák fejlődésének és ellentétes környezeteihez való adaptációjának modellezésére használható számos élőhelye és anyagcseretípusa miatt.[3]

Egészségügy

Az emésztőrendszeri archeomban gyakori, legalább 14 kládja előfordul. Leggyakoribb képviselői a Methanomassiliicoccaceae fajai, de Methanomethylophilaceae-fajok is előfordulnak.[12] E két klád ritkán fordul elő együtt.[12]

Az antibiotikumrezisztencia-gének egyik leggyakoribb hordozója kínai meddőkben és bányatóüledékekben, leggyakrabban tetraciklin- és bacitracinrezisztencia-géneket hordoz.[13]

Biogeokémia

Diamond et al. 2019-ben találtak feltételezett amoA/pmoA-homológokat 7 mediterrán talajból származó Thermoplasmatota-genomban, és 2022-ben igazolták, hogy az Angelarchaeales réz-membrán-monooxigenázokat (CuMMO) tartalmaz. Ezek a szén- és nitrogénciklusban fontosak, mivel az aerob ammónia- és egyszerűszénhidrogén-oxidáció első lépését hajtják végre. A CuMMO-k szerkezete jobban hasonlít a Nitrososphaeraleséire, mint a baktériumokéira, és a monooxigenázaktivitáshoz szükséges minden csoport jelen van bennük.[7] A kék rézfehérjék (BCP) gyakoribbak a CuMMO-tartalmú archeákban, melyek a hidroxilamint nitritté oxidálják.[7]

A Yaplasmales a mélytengeri üledékekben a szerves vegyületek ciklusában vesz részt, és alkil-szukcinát-szintázzal alkánokat bont. 3 kládja közül az A feltehetően mixotróf teljes Wood–Ljungdahl-útja és aromás- és szerveshalogénvegyület-bontó feltételezett génjei alapján, míg a B és a C valószínűleg heterotróf, és spermidint, putreszcint és aromás vegyületeket bonthat.[5]

Műanyagbontás

Egyes fajai PETázzal és polihidroxivajsav-depolimerázzal (PHB-depolimeráz) rendelkezhetnek metagenomból összeállított genomok (MAG) alapján.[14]

Jegyzetek

  1. ↑ a b Chuvochina M, Mussig AJ, Chaumeil PA, Skarshewski A, Rinke C, Parks DH, Hugenholtz P (2023. július 21.). „Proposal of names for 329 higher rank taxa defined in the Genome Taxonomy Database under two prokaryotic codes”. FEMS Microbiol Lett 370. DOI:10.1093/femsle/fnad071. (Hozzáférés: 2024. augusztus 17.)  
  2. ↑ a b Oren A, Göker M (2024. február 1.). „Validation List no. 215. Valid publication of new names and new combinations effectively published outside the IJSEM”. Int J Syst Evol Microbiol 76 (1). DOI:10.1099/ijsem.0.001149. (Hozzáférés: 2024. augusztus 17.)  
  3. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o Sheridan PO, Meng Y, Williams TA, Gubry-Rangin C (2022. július 15.). „Recovery of Lutacidiplasmatales archaeal order genomes suggests convergent evolution in Thermoplasmatota”. Nat Commun 13. DOI:10.1038/s41467-022-31847-7. PMID 35840579. PMC 9287336.  
  4. ↑ Lin X, Handley KM, Gilbert JA, Kostka JE (2015. május 22.). „Metabolic potential of fatty acid oxidation and anaerobic respiration by abundant members of Thaumarchaeota and Thermoplasmata in deep anoxic peat”. ISME J 9 (12), 2740–2744. o. DOI:10.1038/ismej.2015.77. PMID 26000553. PMC 4817634.  
  5. ↑ a b c Zheng PF, Wei Z, Zhou Y, Li Q, Qi Z, Diao X, Wang Y (2022. június 28.). „Genomic Evidence for the Recycling of Complex Organic Carbon by Novel Thermoplasmatota Clades in Deep-Sea Sediments”. mSystems 7 (3), e0007722. o. DOI:10.1128/msystems.00077-22. PMID 35430893. PMC 9239135.  
  6. ↑ Shoemaker A, Maritan A, Cosar S, Nupp S, Menchaca A, Jackson T, Dang A, Baxter BK, Colman DR, Dunham EC, Boyd ES (2024. július 12.). „Wood-Ljungdahl pathway encoding anaerobes facilitate low-cost primary production in hypersaline sediments at Great Salt Lake, Utah”. FEMS Microbiol Ecol 100 (8). DOI:10.1093/femsec/fiae105. PMID 39054286. PMC 11287216.  
  7. ↑ a b c Diamond S, Lavy A, Crits-Christoph A, Matheus Carnevali PB, Sharrar A, Williams KH, Banfield JF (2022. január 5.). „Soils and sediments host Thermoplasmata archaea encoding novel copper membrane monooxygenases (CuMMOs)”. ISME J 16 (5), 1348–1362. o. DOI:10.1038/s41396-021-01177-5. PMID 34987183. PMC 9038741.  
  8. ↑ Greening C, Cabotaje PR, Valentin Alvarado LE, Leung PM, Land H, Rodrigues-Oliveira T, Ponce-Toledo RI, Senger M, Klamke MA, Milton M, Lappan R, Mullen S, West-Roberts J, Mao J, Song J, Schoelmerich M, Stairs CW, Schleper C, Grinter R, Spang A, Banfield JF, Berggren G (2024. június 20.). „Minimal and hybrid hydrogenases are active from archaea”. Cell 187 (13), 3357–3372.e19. o. DOI:10.1016/j.cell.2024.05.032. PMID 38866018. PMC 11216029.  
  9. ↑ Barbosa C, Tamayo-Leiva J, Alcorta J, Salgado O, Daniele L, Morata D, Díez B (2023. szeptember 27.). „Effects of hydrogeochemistry on the microbial ecology of terrestrial hot springs”. Microbiol Spectr 11 (5), e0024923. o. DOI:10.1128/spectrum.00249-23. PMID 37754764. PMC 10581198.  
  10. ↑ Cha G, Liu Y, Yang Q, Bai L, Cheng L, Fan W (2022. november 22.). „Comparative Genomic Insights into Chemoreceptor Diversity and Habitat Adaptation of Archaea”. Appl Environ Microbiol 88 (22), e0157422. o. DOI:10.1128/aem.01574-22. PMID 36314867. PMC 9680633.  
  11. ↑ Zhao D, Zhang S, Chen J, Zhao J, An P, Xiang H (2024. január 8.). „Members of the class Candidatus Ordosarchaeia imply an alternative evolutionary scenario from methanogens to haloarchaea”. ISME J 18 (1). DOI:10.1093/ismejo/wrad033. PMID 38366248. PMC 10873845.  
  12. ↑ a b Candeliere F, Sola L, Raimondi S, Rossi M, Amaretti A (2024. január 3.). „Good and bad dispositions between archaea and bacteria in the human gut: New insights from metagenomic survey and co-occurrence analysis”. Synth Syst Biotechnol 9 (1), 88–98. o. DOI:10.1016/j.synbio.2023.12.007. PMID 38292760. PMC 10824687.  
  13. ↑ Yi X, Liang JL, Su JQ, Jia P, Lu JL, Zheng J, Wang Z, Feng SW, Luo ZH, Ai HX, Liao B, Shu WS, Li JT, Zhu YG (2022. június 10.). „Globally distributed mining-impacted environments are underexplored hotspots of multidrug resistance genes”. ISME J 16 (9), 2099–2113. o. DOI:10.1038/s41396-022-01258-z. PMID 35688988. PMC 9381775.  
  14. ↑ Akpudo YM, Bezuidt OK, Makhalanyane TP (2023. március 16.). „Metagenome-Assembled Genomes of Four Southern Ocean Archaea Harbor Multiple Genes Linked to Polyethylene Terephthalate and Polyhydroxybutyrate Plastic Degradation”. Microbiol Resour Announc 12 (3), e0109822. o. DOI:10.1128/mra.01098-22. PMID 36794928. PMC 10019265.  

További információk

  • Biológia Biológiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap