Nitrospira moscoviensis
| Nitrospira moscoviensis | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | Bakterie |
| Provins: | Nitrospirota |
| Klass: | Nitrospira |
| Beställa: | Nitrospirales |
| Familj: | Nitrospiraceae |
| Släkte: | Nitrospira |
| Arter: |
N. moscoviensis
|
| Binomialt namn | |
|
Nitrospira moscoviensis Garrity et al. 2001
|
|
Nitrospira moscoviensis var den andra bakterien som klassificerades under den mest skiftande nitritoxiderande bakteriefilumen, Nitrospirae . Det är en gramnegativ , icke-rörlig, fakultativ litoautotropisk bakterie som upptäcktes i Moskva , Ryssland 1995. Släktnamnet, Nitrospira , kommer från prefixet "nitro" som härrör från nitrit, mikrobens elektrondonator och "spira" som betyder spiral eller spiral härledd från mikrobens form. Artnamnet, moscoviensis , kommer från Moskva, där arten först upptäcktes. N. moscoviensis skulle potentiellt kunna användas i produktionen av biologiskt nedbrytbara polymerer .
Historia
1995 upptäckte Silke Ehrich Nitrospira moscoviensis i ett prov taget från ett eroderat järnrör. Röret var en del av ett värmesystem i Moskva, Ryssland. Rosten överfördes till en kultur där celler kunde isoleras. För optimal tillväxt odlade Ehrich och hans team cellerna på ett mineralsaltmedium vid en temperatur på 39 °C och vid ett pH på 7,6-8,0.
Morfologi
Nitrospira moscoviensis klassificeras som gram-negativ , icke-rörlig och med en krökt stavform . De krökta stavarna är ungefär 0,9-2,2 µm långa x 0,2-0,4 µm breda. N. moscoviensis kan existera i både vattenlevande och terrestra livsmiljöer och förökar sig med binär klyvning . Utmärkande egenskaper hos N. moscoviensis är frånvaron av intracytoplasmatiska membran och karboxysomer som har ett flatulent periplasmatiskt utrymme .
Ämnesomsättning
Nitrospira moscoviensis är en fakultativ litoautotrof som vanligtvis kallas en kemolitoautotrof . I aeroba miljöer får N. moscoviensis energi genom att oxidera nitrit till nitrat. Utan grundämnet molybden kommer det nitritoxiderande systemet inte att fungera. När N. moscoviensis befinner sig i nitritfria miljöer kan den använda aerob väteoxidation. När N. moscoviensis reducerar nitrit med väte som elektrondonator blockeras tillväxten. En nyckelskillnad i N. moscoviensis nitritoxiderande system är placeringen; till skillnad från de flesta nitratoxiderande system är det inte lokaliserat i det cytoplasmatiska membranet . Kirstein och Bock (1993) antydde att placeringen av det nitritoxiderande systemet direkt motsvarar att N. moscoviensis har ett förstorat periplasmatiskt utrymme . Genom att oxidera nitrat utanför det cytoplasmatiska membranet behövs inte ett permeasnitritsystem för protongradienten . Den exocytoplasmatiska oxidationen av nitrit förhindrar också uppbyggnad av giftigt nitrit i cytoplasman. En annan viktig metabolismförmåga för N. moscoviensis är dess förmåga att klyva urea till ammoniak och CO 2 . Förmågan att använda urea kommer direkt från närvaron av ureaskodande gener, vilket är intressant eftersom de flesta nitritoxiderande bakterier inte kan använda ammoniak som energikälla. Ureaskodande gener fungerar genom att katalysera ureahydrolys för att bilda ammoniak och karbamat .
Ekologi
Nitrospira moscoviensis växer i temperaturer från 33 till 40 °C och pH 7,6-8,0 med en optimal nitritkoncentration på 0,35 nM. Nitrospira moscoviensis spelar en nyckelroll i kvävecykeln i två steg . Det första steget av nitrifikation kräver en ammoniakoxiderande bakterie (AOB) eller ammoniakoxiderande arkeon (AOA) följt av en nitritoxiderande bakterie (NOB). Den unika förmågan hos N. moscoviensis att klyva urea till ammoniak och koldioxid möjliggör ett symbiotiskt förhållande med ammoniakoxiderande mikroorganismer (AOM) som saknar denna ureasproduktionsförmåga, även känd som negativ AOM. En korrelation i miljöpreferenser mellan Nitrospira -arter med nxrB -genen som kodar för β-subenheten av nitrooxidoreduktas och AOM-arter med amoA -genen bekräftade ytterligare detta förhållande. N. moscoviensis tillhandahåller ammoniak via hydrolys av urea till dessa ammoniakoxiderande mikroorganismer som i sin tur producerar nitrit, den primära energikällan för N. moscoviensis . Förhållandet mellan ureolytiska nitritoxiderande bakterier och negativ AOM kallas reciprok matning . Hittills Nitrospira- arter erkänts i naturliga miljöer som det primära fordonet för nitritoxidation inklusive jordar, aktivt slam , hav och sötvatten, varma källor och vattenreningsverk .
Genomik
Efter dess isolering sekvenserades N. moscoviensis genom av Dr. Ehrich et al. Dess 4,59 Mb genom har ett GC-innehåll på 56,9+/-0,4 mol% med förutspådda 4 863 kodande sekvenser . N. moscoviensiss 16S rRNA-gensekvenser visade sig vara 88,9 % lik N. marinas . Trots sin relativt låga likhet med N. marina , klassificerades N. moscoviensis inom Nitrospirae phylum främst på grund av delade morfologiska egenskaper inklusive närvaron av ett förstorat periplasmatiskt utrymme.
Nitrospira moscoviensis 's fullständigt sekvenserade genom har gett användbara fylogenetiska insikter utöver 16S rRNA-sekvensstudier. Upptäckten av genen som kodar för β-subenheten av nitritoxidoreduktas, nxrB , från N. moscoviensis som en funktionell genetisk markör för Nitrospira , bekräftade inte bara tidigare 16S rRNA fylogenetiska klassificeringar inom fylum, utan avslöjade en ny förståelse av Nitrospira . rikedom i terrestra miljöer . Filumet har expanderat från två bakterier, N. marina och N. moscoviensis , till ett 6-grenat släkte som består av en karakteristiskt mångfaldig grupp av nitritoxiderande bakterier med N. moscoviensis placerad i linje II.
Bioteknik
Cytoplasman av Nitrospira moscoviensis innehåller granulat av polyhydroxibutyrat (PHB).
Vidare läsning
- Neubacher, Elke; Prast, Mario; Cleven, Ernst-Josef; Berninger, Ulrike-Gabriele (2007). "Ciliatbete på Nitrosomonas europaea och Nitrospira moscoviensis: Är selektivitet en faktor för kvävets kretslopp i naturliga vattensystem?". Hydrobiologia . 596 (1): 241–250. doi : 10.1007/s10750-007-9100-7 . ISSN 0018-8158 . S2CID 28520940 .
- Lucker, S.; Wagner, M.; Maixner, F.; Pelletier, E.; Koch, H.; Vacherie, B.; Rattei, T.; Damste, JSS; Spieck, E.; Le Paslier, D.; Daims, H. (2010). "Ett Nitrospira-metagenom belyser fysiologin och utvecklingen av globalt viktiga nitritoxiderande bakterier" . Proceedings of the National Academy of Sciences . 107 (30): 13479–13484. doi : 10.1073/pnas.1003860107 . ISSN 0027-8424 . PMC 2922143 . PMID 20624973 .
