Sulfurospirillum Tamanensis sp. nov. – факультативно анаэробная алкалифильная бактерия из наземного грязевого вулкана

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Из наземного грязевого вулкана Таманского полуострова выделена алкалифильная факультативно анаэробная бактерия (штамм T05bT). Клетки изолята представляют собой подвижные спириллы толщиной 0.5 мкм и длиной 1.5–2.5 мкм. Штамм T05bT растет при температуре 6–42°C (оптимум ‒ 30°C), pH 8.0–11.0 (оптимум ‒ 9.0), концентрации NaCl 0–14% (вес/об.); использует лактат, формиат, малат, пируват, молекулярный водород, элементную серу, сульфит, тиосульфат и сульфид в качестве донора электронов и нитрат, фумарат, элементную серу, сульфит, тиосульфат, ДМСО, арсенат и кислород в качестве акцептора электронов. Продуктом восстановления нитрата является аммоний. Сбраживает малат, пируват, фумарат. Способен к микроаэробному (до 3% О2, об./об.) росту. Штамм T05bT не использует сульфат и Fe(III) в качестве акцептора электронов, не диспропорционирует элементную серу, тиосульфат и сульфит и не сбраживает глюкозу, фруктозу, сахарозу, лактат, формиат, малеинат, дрожжевой экстракт и пептон. В жирнокислотном составе клеток преобладают C16:1 ω7 (45.9%), C16:0 (25.8%) и C18:1 ω7 (20.9%). Геном штамма T05bT имеет размер 2.46 Мп и содержание Г + Ц 45.5%. В геноме содержатся гены, кодирующие ферменты энергетического метаболизма: периплазматический комплекс нитратредуктазы Nap, тиосульфат/полисульфид редуктазу Phs/Psr, сульфид:хинон оксидоредуктазу Sqr и дыхательную арсенатредуктазу Arr. Анализ нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК штамма T05bT показал 98.61% сходства с типовым штаммом Sulfurospirillum alkalitolerans (филум “Campylobacterota”). На основании фенотипических характеристик и данных филогенетического анализа предлагается отнести данный изолят к новому виду рода Sulfurospirillum, как Sulfurospirillum tamanensis sp. nov. с типовым штаммом T05bT (=DSM 112596T = VKM B-3538T).

Об авторах

А. А. Фролова

ФИЦ Биотехнологии РАН, Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского

Автор, ответственный за переписку.
Email: romana2804@gmail.com
Россия, 119071, Москва

А. Ю. Меркель

ФИЦ Биотехнологии РАН, Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского

Email: romana2804@gmail.com
Россия, 119071, Москва

В. В. Кевбрин

ФИЦ Биотехнологии РАН, Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского

Email: romana2804@gmail.com
Россия, 119071, Москва

Д. С. Копицын

РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

Email: romana2804@gmail.com
Россия, 119991, Москва

А. И. Слободкин

ФИЦ Биотехнологии РАН, Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского

Email: romana2804@gmail.com
Россия, 119071, Москва

Список литературы

  1. Гнатенко Г.И., Кутний В.А., Науменко П.И., Соболевский Ю.В., Шнюков Е.Ф. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области (атлас) // Киев: Наукова Думка, 1986. С. 149.
  2. Холодов В.Н. Грязевые вулканы: распространение и генезис // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2012. Т. 4. С. 5–27.
  3. Alain K., Holler T., Musat F., Elvert M., Treude T., Krüger M. Microbiological investigation of methane- and hydrocarbon-discharging mud volcanoes in the Carpathian Mountains, Romania // Environ. Microbiol. 2006. V. 8. P. 574–590.
  4. Altschul S.F., Gish W., Miller W., Myers E.W., Lipman D.J. Basic local alignment search tool // J. Mol. Biol. 1990. V. 215. P. 403‒410.
  5. Benson D.A., Boguski M.S., Lipman D.J., Ostell J., Ouellette B.F.F., Rapp B.A., Wheeler D.L. GenBank // Nucleic Acids Res. 1999. V. 27. P. 12–17.
  6. Bonch-Osmolovskaya E.A., Sokolova T.G., Kostrikina N.A., Zavarzin G.A. Desulfurella acetivorans gen. nov. and sp. nov. ‒ a new thermophilic sulfur-reducing eubacterium // Arch. Microbiol. 1990. V. 153. P. 151–155.
  7. Brettin T., Davis J.J., Disz T., Edwards R.A., Gerdes S., Olsen G.J., Olson R., Overbeek R., Parrello B., Pusch G.D., Shukla M., Thomason J.A., Stevens R., Vonstein V., Wattam A.R., Xia F. RASTtk: A modular and extensible implementation of the RAST algorithm for building custom annotation pipelines and annotating batches of genomes // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 8365.
  8. Cheng T.W., Chang Y.H., Tang S.L., Tseng C.H., Chiang P.W., Chang K.T., Sun C.H., Chen Y.G., Kuo H.C., Wang C.H., Chu P.H., Song S.R., Wang P.L., Lin L.H. Metabolic stratification driven by surface and subsurface interactions in a terrestrial mud volcano // ISME J. 2012. V. 6. P. 2280–2290.
  9. Chun J., Oren A., Ventosa A., Christensen H., Arahal D.R., da Costa M.S., Rooney A.P., Yi H., Xu X.-W., De Meyer S., Trujillo M.E. Proposed minimal standards for the use of genome data for the taxonomy of prokaryotes // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2018. V. 68. P. 461–466.
  10. Cornish Shartau S.L., Yurkiw M., Lin S., Grigoryan A.A., Lambo A., Park H.S., Lomans B.P., van der Biezen E., Jetten M.S.M., Voordouw G. Ammonium concentrations in produced waters from a mesothermic oil field subjected to nitrate injection decrease through formation of denitrifying biomass and anammox activity // Appl. Environ. Microbiol. 2010. V. 76. P. 4977–4987.
  11. Dimitrov L.I. Mud volcanoes – a significant source of atmospheric methane // Geo-Mar. Lett. 2003. V. 23. P. 155‒161.
  12. Felsenstein J. Confidence limits on phylogenies: an approach using the bootstrap // Evolution. 1985. V. 39. P. 783‒791.
  13. Finster K., Liesack W., Tindall B.J. Sulfurospirillum arcachonense sp. nov., a new microaerophilic sulfur-reducing bacterium // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 1997. V. 47. P. 1212‒1217.
  14. GBIF Secretariat (2021). GBIF Backbone Taxonomy. Checklist dataset.https://doi.org/10.15468/39omei
  15. Ghosh W., Dam B. Biochemistry and molecular biology of lithotrophic sulfur oxidation by taxonomically and ecologically diverse bacteria and archaea // FEMS Microbiol. Rev. 2009. V. 33. P. 999–1043.
  16. Goris T., Schubert T., Gadkari J., Wubet T., Tarkka M., Buscot F., Adrian L., Diekert G. Insights into organohalide respiration and the versatile catabolism of Sulfurospirillum multivorans gained from comparative genomics and physiological studies // Env. Microb. Special Issue: Sulfur Cycle Ecology. 2014. V. 16. I. 11. P. 3562‒3580.
  17. Grissa I., Vergnaud G., Pourcel C. The CRISPRdb database and tools to display CRISPRs and to generate dictionaries of spacers and repeats // BMC Bioinf. 2007. V. 8. P. 172.
  18. Gross R., Pisa R., Sänger M., Lancaster C.R.D., Simon J. Characterization of the menaquinone reduction site in the diheme cytochrome b membrane anchor of Wolinella succinogenes NiFe-hydrogenase // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. P. 274‒281.
  19. Hazkani-Covo E., Graur D. A comparative analysis of numt evolution in human and chimpanzee // Mol. Biol. Evol. 2007. V. 24. P. 13–18.
  20. Hubert C., Voordouw G. Oil field souring control by nitrate-reducing Sulfurospirillum spp. that outcompete sulfate-reducing bacteria for organic electron donors // Appl. Environ. Microbiol. 2007. V. 73. P. 2644–2652.
  21. Jensen A., Finster K. Isolation and characterization of Sulfurospirillum carboxydovorans sp. nov., a new microaerophilic carbon monoxide oxidizing epsilon Proteobacterium // Ant. van Leeuwenhoek. 2005. V. 87. P. 339‒353.
  22. Kather B., Stingl K., van der Rest M.E., Altendorf K., Molenaar D. Another unusual type of citric acid cycle enzyme in Helicobacter pylori: the malate:quinone oxidoreductase // J. Bacteriol. 2000. V. 182. P. 3204‒3209.
  23. Khomyakova M.A., Merkel A.Y., Petrova D.A., Bonch-Osmolovskaya E.A., Slobodkin A.I. Alkalibaculum sporogenes sp. nov., isolated from a terrestrial mud volcano and emended description of the genus Alkalibaculum // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2020. V. 70. P. 4914–4919.
  24. Kodama Y., Ha L.T., Watanabe K. Sulfurospirillum cavolei sp. nov., a facultatively anaerobic sulfur-reducing bacterium isolated from an underground crude oil storage cavity // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2007. V. 57. P. 827‒831.
  25. Kokoschka S., Dreier A., Romoth K., Taviani M., Schäfer N., Reitner J., Hoppert M. Isolation of anaerobic bacteria from terrestrial mud volcanoes (Salse di Nirano, Northern Apennines, Italy) // Geomicrobiol. 2015. V. 32. P. 355–364.
  26. Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 7.0 for Bigger Datasets // Mol. Biol. Evol. 2016. V. 33. P. 1870–1874.
  27. Luijten M.L., de Weert J., Smidt H., Boschker H.T., de Vos W.M., Schraa G., Stams A.J. Description of Sulfurospirillum halorespirans sp. nov., an anaerobic, tetrachloroethene-respiring bacterium, and transfer of Dehalospirillum multivorans to the genus Sulfurospirillum as Sulfurospirillum multivorans comb. nov. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2003. V. 53. P. 787‒793.
  28. Malasarn D., Keeffe J.R., Newman D.K. Characterization of the arsenate respiratory reductase from Shewanella sp. strain ANA-3 // J. Bacteriol. 2008. V. 190. P. 135–142. https://doi.org/10.1128/JB.01110-07
  29. Merkel A.Y., Chernyh N.A., Pimenov N.V., Bonch-Osmolovskaya E.A., Slobodkin A.I. Metabolic potential of the terrestrial mud volcano microbial community with a high abundance of archaea mediating the anaerobic oxidation of methane // Life. 2021. V. 11. P. 953.
  30. Mazzini A., Etiope G. Mud volcanism: An updated review // Earth-Science Rev. 2017. V. 168. P. 81–112.
  31. Overbeek R., Olson R., Push G.D., Olsen G.J., Davis J.J., Disz T., Edwards R.A., Gerdes S., Parrello B., Shukla M., Vonstein V., Wattam A.R., Xia F., Stevens R. The SEED and the Rapid Annotation of microbial genomes using Subsystems Technology (RAST) // Nuclear Acids Res. 2014. V. 42. P. D206–D214.
  32. Preiss L., Hicks D.B., Suzuki S., Meier T., Krulwich T.A. Alkaliphilic bacteria with impact on industrial applications, concepts of early life forms, and bioenergetics of ATP synthesis // Front. Bioeng. Biotechnol. 2015. V. 3. P. 75.
  33. Ratnikova N.M., Slobodkin A.I., Merkel A.Y., Kopitsyn D.S., Kevbrin V.V., Bonch-Osmolovskaya E.A., Slobodkina G.B. Sulfurimonas crateris sp. nov., a facultative anaerobic sulfur-oxidizing chemolithoautotrophic bacterium isolated from a terrestrial mud volcano // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2020. V. 70. P. 487–492.
  34. Ross D.E., Marshall C.W., May H.D., Norman R.S. Comparative genomic analysis of Sulfurospirillum cavolei MES reconstructed from the metagenome of an electrosynthetic microbiome // PLoS One. 2016. V. 11. P. e0151214.
  35. Rousseau C., Gonnet M., Le Romancer M., Nicolas J. CRI-SPI: a CRISPR interactive database // Bioinf. 2009. V. 25. P. 3317–3318.
  36. Rowland H.A.L., Boothman C., Pancost R., Gault A.G., Polya D.A., Lloyd J.R. The role of indigenous microorganisms in the biodegradation of naturally occurring petroleum, the reduction of iron, and the mobilization of arsenite from West Bengal Aquifer Sediments // J. Env. Qual. 2009. V. 38. P. 1598‒1607.
  37. Rzhetsky A., Nei M. A simple method for estimating and testing minimum-evolution trees // Mol. Biol. Evol. 1992. V. 9. P. 945–967.
  38. Sercu B., Jones A.D.G., Wu C.H., Escobar M.H., Serlin C.L., Knapp T.A., Andersen G.L., Holden P.A. The influence of in situ chemical oxidation on microbial community composition in groundwater contaminated with chlorinated solvents // Microb. Ecol. 2013. V. 65. P. 39–49.
  39. Schumacher W., Kroneck P.M.H., Pfennig N. Comparative systematic study on “Spirillum” 5175, Campylobacter and Wolinella species. Description of “Spirillum” 5175 as Sulfurospirillum deleyianum gen. nov., spec. nov. // Arch. Microbiol. 1992. V. 158. P. 287‒293.
  40. Slobodkin A.I., Reysenbach A.-L., Slobodkina G.B., Baslerov R.V., Kostrikina N.A., Wagner I.D., Bonch-Osmolovskaya E.A. Thermosulfurimonas dismutans gen. nov., sp. nov. a novel extremely thermophilic sulfur-disproportionating bacterium from a deep-sea hydrothermal vent // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2012. V. 62. P. 2565‒2571.
  41. Slobodkina G.B., Merkel A.Y., Novikov A.A., Bonch-Osmolovskaya E.A., Slobodkin A.I. Pelomicrobium methylotrophicum gen. nov., sp. nov. a moderately thermophilic, facultatively anaerobic, lithoautotrophic and methylotrophic bacterium isolated from a terrestrial mud volcano // Extremophiles. 2020. V. 24. P. 177–185.
  42. Søndergaard D., Pedersen C.N.S., Greening C. HydDB: A web tool for hydrogenase classification and analysis // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 34212. https://doi.org/10.1038/srep34212
  43. Sorokin D.Y., Berben T., Melton E.D., Overmars L., Vavorakis C.D., Muyzer G. Microbial diversity and biogeochemical cycling in soda lakes // Extremophiles. 2014. V. 18. P. 791‒809.
  44. Sorokin D.Y., Tourova T.P., Muyzer G. Isolation and characterization of two novel alkalitolerant sulfidogens from a Thiopaq bioreactor, Desulfonatronum alkalitolerans sp. nov., and Sulfurospirillum alkalitolerans sp. nov. // Extremophiles. 2013. V. 17. P. 535–543.
  45. Stolz J.F., Ellis D.J., Blum J.S., Ahmann D., Lovley D.R., Oremland R.S. Sulfurospirillum barnesii sp. nov. and Sulfurospirillum arsenophilum sp. nov., new members of the Sulfurospirillum clade of the ε-Proteobacteria // Int. J. Syst. Bacteriol. 1999. V. 49. P. 1177‒1180.
  46. Thompson J.D., Gibson T.J., Plewniak F., Jeanmougin F., Higgins D.G. The CLUSTAL_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools // Nucleic Acids Res. 1997. V. 25. P. 4876‒4882.
  47. van der Stel A.-X., Wösten M.M.S.M. Regulation of respiratory pathways in Campylobacterota: a review // Front. Microbiol. 2009. V. 10. P. 1719. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01719
  48. Weisburg W.G., Barns S.M., Pelletier D.A., Lane D.J. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study // J. Bacteriol. 1991. V. 173. P. 697–703.
  49. Wolin E.A., Wolin M.J., Wolfe R.S. Formation of methane // J. Franklin Inst. 1963. V. 176. P. 737.
  50. Yang H.M., Lou K., Sun J., Zhang T., Ma X.L. Prokaryotic diversity of an active mud volcano in the Usu City of Xinjiang, China // J. Basic Microbiol. 2012. V. 52. P. 79–85.
  51. Yun J.H., Sung H., Kim H.S., Tak E.J., Kang W., Lee J.-Y., Hyun D.-W., Kim P.S., Bae J.-W. Complete genome sequence of the halophile bacterium Kushneria konosiri X49T, isolated from salt-fermented Konosirus punctatus // Stand. Genomic Sci. 2018. 13:19. https://doi.org/10.1186/s40793-018-0324-0
  52. Zhang L., Qiu Y.Y., Zhou Y., Chen G.H., van Loosdrecht M.C.M., Jiang F. Elemental sulfur as electron donor and/or acceptor: Mechanisms, applications and perspectives for biological water and wastewater treatment // Water Res. 2021. V. 202. P. 117373.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (139KB)
Метаданные

© А.А. Фролова, А.Ю. Меркель, В.В. Кевбрин, Д.С. Копицын, А.И. Слободкин, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах