Desulfobulbus propionicus

Desulfobulbus propionicus
Vetenskaplig klassificering
Domän:	Bakterie
Provins:	Thermodesulfobacteriota
Klass:	Desulfobakterier
Beställa:	Desulfobacterales
Familj:	Desulfobulbaceae
Släkte:	Desulfobulbus
Arter:	D. propionicus
Binomialt namn
	Desulfobulbus propionicus; Pagani et al. 2011
Typ stam
	1pr3 T (DSM 2032, ATCC 33891, VKM B-1956)

Desulfobulbus propionicus är en gramnegativ , anaerob kemoorganotrof . Tre separata stammar har identifierats: 1pr3 ^T , 2pr4 och 3pr10. Det är också det första renodlingsexemplet på framgångsrik disproportionering av elementärt svavel till sulfat och sulfid . Desulfobulbus propionicus har potential att producera fri energi (i form av elektroner ) och kemiska produkter.

Upptäckt

Desulfobulbus propionicus upptäcktes 1982 av Friedrich Widdel och Norbert Pfenning. Desulfobulbus propionicus isolerades från prover tagna från anaerob lera i ett bydike, damm och havsgyttja i Tyskland . Alla tre stammarna isolerades med agarshake-spädningsmetoden på ett basalt medium med tillsatt sulfat , mineralsalter, järn , spårämnen , bikarbonat , sulfid och sju vitaminer .

Anstränga	Geografiskt läge	Livsmiljötyp
1pr3 ^T	Lindhort, Tyskland	Sötvattendike lera
2pr4	Hannover, Tyskland	Sötvatten damm lera
3pr10	Jadebusen, Tyskland (Nordsjön)	Marint lera platt

Etymologi

Släktet Desulfobulbus kan härledas från de latinska orden -de som betyder från, -sulfo som betyder svavel och -bulbus som betyder lökformad som bokstavligen betyder lökformad sulfatreducerare. Artnamnet propionicus kommer från organismerna elektrondonatorpropionat .

Taxonomisk och fylogenetisk beskrivning

Desulfobulbus propionicus har tre stammar: 1pr3 ^T , 2pr4 och 3pr10. På liknande sätt är alla tre stammarna Gram-negativa , svavelreducerande medel med förmågan att växa uteslutande på laktat eller pyruvat utan några externa elektron- eller kolkällor. Det som skiljer 1pr3 ^T från sina systerstammar är dess förmåga att reducera sulfit och tiosulfat till vätesulfid (H ₂ S); reducera nitrat till ammoniak ; slutligen dess närvaro av cytokrom typerna b- och c-. Dessutom skiljer sig stam 1pr3 ^T från de andra i form (1pr3 ^T har spetsiga ändar jämfört med äggformade eller ellipsoidformade ändar), motilitet (1pr3 ^T saknar motilitet, medan de andra har flageller) och närvaron av fimbriae (2pr4 och 3pr10 stammar låt bli).

När det gäller släktet Desulfobulbus är de närmaste släktingarna till D. propionicus D. elongatus med en identitet på 96,9 %, följt av D. rhabdoformis , och sedan D. mediterraneus och D. japonicas med lika relation till det fylogenetiska trädet konstruerat med hjälp av 16S rRNA- sekvenser.

Karakterisering

Morfologi

Desulfobulbus propionicus är en gramnegativ , ellipsoid till citronformad bakterie , med en medellängd på 1,0 till 1,3 μm och en bredd på 1,8 till 2,0 μm. D. propionicus fungerar som en anaerob kemoorganotrof . De tre stammarna skiljer sig åt i form , rörlighet och närvaro av fimbriae .

Anstränga	Form	Motilitet	Fimbriae
1pr3 ^T	Citronformad	Icke-rörlig	+
2pr4	Äggformig	Enkel polar flagella	-
3pr10	Ellipsoidal	Enkel polar flagella	-

Ämnesomsättning

Desulfobulbus propionicus är en anaerob kemoorganotrof . D. propionicus använder metylmalony-CoA- vägen för att fermentera 3 mol pyruvat till 2 mol acetat och 1 mol propionat . Desulfobulbus propionicus använder propionat , laktat , pyruvat och alkoholer från miljön som inte bara elektronkällor , utan också för kolkällor. Vätgas (H ₂ ) används endast som elektrondonator i närvaro av koldioxid och acetat . Som antagits av dess namn, reducerar Desulfobulbus propionicus sulfat , sulfit och tiosulfat till vätesulfid (H ₂ S), men reducerar inte elementärt svavel , malat och fumarat . När sulfat saknas fermenteras etanol till propionat och acetat . _ I frånvaro av en elektronacceptor , producerar D. propionicus sulfat och sulfid från elementärt svavel och vatten. Dessutom Desulfobulbus propionicus -stammarna 1pr3 ^T och 3pr10 endast växa i definierade minimala medier med tillsats av en vitamin 4-aminobensoesyra, medan stam 2pr4 inte visar detta ytterligare krav. Dessutom är 2pr4-stammen den enda av de tre som visar tillväxt med butyrat som elektrondonator och kolkälla, men tillväxten är långsam jämfört med andra substrat .

Genom

Av de tre stammarna inom Desulfobulbus propionicus är 1pr3 ^T den enda som har sitt genom fullständigt sekvenserat. Den sekvenserades 2011 av Pagani et al. Stam 1pr3 ^T befanns omfatta en genomstorlek på 3 851 869 bp , med en GC-halt på 58,93 %. Pagani et al. förutspådde 3 408 gener i genomet av 1pr3 ^T , med 3 351 gener som kodar för proteiner . Genomet innehåller 57 RNA- gener och två rRNA- operoner . Dessutom finns det 68 pseudogener som utgör 2,0% av den totala genomstorleken.

Ekologi

Desulfobulbus propionicus bebor anaeroba sötvatten och marina sediment. Bland de tre stammarna skiljer de sig åt i: temperaturintervall, optimal temperatur, pH-intervall, optimalt pH och krav på NaCl-koncentration (1pr3 ^T och 2pr4 visar långsammare tillväxt över en NaCl-koncentration på 15 g/L, och 3pr10 visar ingen tillväxt under 15 g/L).

Anstränga	Tempererat område (°C)	Temperaturoptimum (°C)	pH-intervall	pH Optimalt	NaCl-koncentrationskrav (g/L)
1pr3 ^T	10 - 43	39	6,0 - 8,6	7.2	<15
2pr4	10 - 36	30	6,6 - 8,1	7.2	<15
3pr10	15 - 36	29	6,6 - 8,1	7.4	>15

Ansökan

Desulfobulbus propionicus kan fungera som en biokatalysator vid mikrobiell elektrosyntes . Mikrobiell elektrosyntes är användningen av elektroner av mikroorganismer för att reducera koldioxid till organiska molekyler . Desulfobulbus propionicus , när den finns vid anoden , oxiderar elementärt svavel till sulfat , vilket skapar fria elektroner i processen. De fria elektronerna strömmar till organismen vid katoden . Mikroben som finns vid katoden använder elektronenergin som överförs från Desulfobulbus propionicus för att skapa organiskt material (t.ex. acetat ) genom att reducera koldioxid . Användningen av mikrobiell elektrosyntes har potential att hjälpa till vid produktion och underhåll av avfall av industrikemikalier och energiproduktion.

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r Pagani, Ioanna; Lapidus, Alla; Nolan, Matt; Lucas, Susan; Hammon, Nancy; Deshpande, Shweta; Cheng, Jan-Fang; Chertkov, Olga; Davenport, Karen; Tapia, Roxane; Han, Cliff; Goodwin, Lynne; Pitluck, Sam; Liolios, Konstantinos; Mavromatis, Konstantinos; Ivanova, Natalia; Mikhailova, Natalia; Pati, Amrita; Chen, Amy; Palaniappan, Krishna; Land, Miriam; Hauser, Loren; Chang, Yun-Juan; Jeffries, Cynthia D.; Detter, John C.; Brambilla, Evelyne; Kannan, K. Palani; Ngatchou Djao, Olivier D.; Rohde, Manfred; Pukall, Rüdiger; Spring, Stefan; Göker, Markus; Sikorski, Johannes; Woyke, Tanja; Bristow, James; Eisen, Jonathan A.; Markowitz, Victor; Hugenholtz, Philip; Kyrpides, Nikos C.; Klenk, Hans-Peter (2011). "Fullständig genomsekvens av stam av typen Desulfobulbus propionicus (1pr3T)" . Standards in Genomic Sciences . 4 (1): 100–110. doi : 10.4056/sigs.1613929 . PMC 3072085 . PMID 21475592 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w ^x ^y Widdel, F.; Pfenning, N. (1982). "Studier om dissimilerande sulfatreducerande bakterier som bryter ned fettsyror II. Ofullständig oxidation av propionat av Desulfobulbuspropionicusgen. nov., sp. nov". Arch Microbiol . 131 (4): 360–365. doi : 10.1007/BF00411187 . S2CID 52801829 .
^ ^a ^b Lovely, Derek R.; Phillips, Elizabeth JP (1994). "Nya processer för anaerob sulfatproduktion från elementärt svavel genom sulfatreducerande bakterier" . Tillämpad och miljömikrobiologi . 60 (7): 2394–2399. Bibcode : 1994ApEnM..60.2394L . doi : 10.1128/AEM.60.7.2394-2399.1994 . PMC 201662 . PMID 16349323 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Gong, Yanming; Ebrahim, Ali; Feist, Adam M.; Embree, Mallory; Zhang, Tian; Härligt, Derek; Zengler, Karsten (2013). "Sulfiddriven mikrobiell elektrosyntes". Miljövetenskap och teknik . 47 (1): 568–573. Bibcode : 2013EnST...47..568G . doi : 10.1021/es303837j . PMID 23252645 .

externa länkar

Vidare läsning

Holmes, DE; Bond, DR; Loveley, DR (2004). "Elektronöverföring av Desulfobulbus propionicus till Fe(III)- och grafitelektroder" . Tillämpad och miljömikrobiologi . 70 (2): 1234–1237. Bibcode : 2004ApEnM..70.1234H . doi : 10.1128/AEM.70.2.1234-1237.2004 . ISSN 0099-2240 . PMC 348862 . PMID 14766612 .
Laanbroek, Hendrikus J.; Abee, Tjakko; Voogd, Irma L. (1982). "Alkoholomvandling av Desulfobulbus propionicus Lindhorst i närvaro och frånvaro av sulfat och väte". Arkiv för mikrobiologi . 133 (3): 178–184. doi : 10.1007/BF00414998 . ISSN 0302-8933 . S2CID 13646178 .
Anandkumar, B.; George, RP; Maruthamuthu, S.; Palaniswamy, N.; Dayal, RK (2012). "Korrosionsbeteende hos SRB Desulfobulbus propionicus isolerad från ett indiskt petroleumraffinaderi på mjukt stål". Material och korrosion . 63 (4): 355–362. doi : 10.1002/maco.201005883 . ISSN 0947-5117 . S2CID 96758067 .
Kremer, DR; Hansen, TA (1988). "Vägen för propionatnedbrytning i Desulfobulbus propionicus" . FEMS mikrobiologibrev . 49 (2): 273–277. doi : 10.1111/j.1574-6968.1988.tb02729.x . ISSN 0378-1097 .
Benoit, JM; Gilmour, CG; Mason, RP (februari 2001). "Sulfidens inverkan på biotillgängligheten av kvicksilver i fast fas för metylering av rena kulturer av Desulfobulbus propionicus (1pr3)". Miljövetenskap och teknik . 35 (1): 127–135. Bibcode : 2001EnST...35..127B . doi : 10.1021/es001415n . PMID 11351996 .
Moreau, JW; Gionfriddo, CM; Krabbenhoft, DP; Ogorek, JM; DeWild, JF; Aiken, GR; Roden, EE (2015). "Effekten av naturligt organiskt material på kvicksilvermetylering av Desulfobulbus propionicus 1pr3" . Frontiers in Microbiology . 6 : 1389. doi : 10.3389/fmicb.2015.01389 . PMC 4683176 . PMID 26733947 .
Mehrotra, AS; Horne, AJ; Sedlak, DL (2003). "Reduktion av nettokvicksilvermetylering genom Ironin Desulfobulbus propionicus (1pr3) kulturer: konsekvenser för EngineeredWetlands". Miljövetenskap och teknik . 37 (13): 3018–3023. Bibcode : 2003EnST...37.3018M . doi : 10.1021/es0262838 . PMID 12875409 .

[:0-1] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r Pagani, Ioanna; Lapidus, Alla; Nolan, Matt; Lucas, Susan; Hammon, Nancy; Deshpande, Shweta; Cheng, Jan-Fang; Chertkov, Olga; Davenport, Karen; Tapia, Roxane; Han, Cliff; Goodwin, Lynne; Pitluck, Sam; Liolios, Konstantinos; Mavromatis, Konstantinos; Ivanova, Natalia; Mikhailova, Natalia; Pati, Amrita; Chen, Amy; Palaniappan, Krishna; Land, Miriam; Hauser, Loren; Chang, Yun-Juan; Jeffries, Cynthia D.; Detter, John C.; Brambilla, Evelyne; Kannan, K. Palani; Ngatchou Djao, Olivier D.; Rohde, Manfred; Pukall, Rüdiger; Spring, Stefan; Göker, Markus; Sikorski, Johannes; Woyke, Tanja; Bristow, James; Eisen, Jonathan A.; Markowitz, Victor; Hugenholtz, Philip; Kyrpides, Nikos C.; Klenk, Hans-Peter (2011). "Fullständig genomsekvens av stam av typen Desulfobulbus propionicus (1pr3T)" . Standards in Genomic Sciences . 4 (1): 100–110. doi : 10.4056/sigs.1613929 . PMC 3072085 . PMID 21475592 .

[:1-2] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w ^x ^y Widdel, F.; Pfenning, N. (1982). "Studier om dissimilerande sulfatreducerande bakterier som bryter ned fettsyror II. Ofullständig oxidation av propionat av Desulfobulbuspropionicusgen. nov., sp. nov". Arch Microbiol . 131 (4): 360–365. doi : 10.1007/BF00411187 . S2CID 52801829 .

[:3-3] Lovely, Derek R.; Phillips, Elizabeth JP (1994). "Nya processer för anaerob sulfatproduktion från elementärt svavel genom sulfatreducerande bakterier" . Tillämpad och miljömikrobiologi . 60 (7): 2394–2399. Bibcode : 1994ApEnM..60.2394L . doi : 10.1128/AEM.60.7.2394-2399.1994 . PMC 201662 . PMID 16349323 .

[:2-4] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Gong, Yanming; Ebrahim, Ali; Feist, Adam M.; Embree, Mallory; Zhang, Tian; Härligt, Derek; Zengler, Karsten (2013). "Sulfiddriven mikrobiell elektrosyntes". Miljövetenskap och teknik . 47 (1): 568–573. Bibcode : 2013EnST...47..568G . doi : 10.1021/es303837j . PMID 23252645 .