【目的】微小杆菌属(Exiguobacterium)细菌广泛分布于海洋及非海洋环境中,具有多种代谢途径以适应复杂多样的生境。本研究从能量代谢途径角度出发,探究该属菌株对不同生境的适应能力。【方法】从美国国家生物科技数据中心(National Cent...【目的】微小杆菌属(Exiguobacterium)细菌广泛分布于海洋及非海洋环境中,具有多种代谢途径以适应复杂多样的生境。本研究从能量代谢途径角度出发,探究该属菌株对不同生境的适应能力。【方法】从美国国家生物科技数据中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)数据库中获取146个Exiguobacterium属菌株的基因组,查找并统计光营养、厌氧呼吸和底物代谢等多种能量代谢途径的关键蛋白或关键酶基因在各菌株基因组中的分布,包括光营养型的视紫红质基因、厌氧呼吸营养型的钼辅因子合成蛋白基因,以及底物代谢营养型中乙醛酸分流途径的异柠檬酸裂解酶及苹果酸合酶基因等。根据对应的氨基酸序列构建视紫红质、MoaC和异柠檬酸裂解酶的系统发育树,分析不同能量代谢途径在该属菌株进化过程中的保守性,推测其对于该属菌株的重要性。【结果】Exiguobacterium属中50%的种具有视紫红质基因,其中分离自非海洋生境的菌株更趋向于含有视紫红质基因。本研究所统计的全部非海洋生境菌株中,含有视紫红质基因的菌株占比约为70%,而在海洋生境菌株中该比例仅为19%。Exiguobacterium属约27%的种存在钼辅因子合成蛋白基因,分离自海洋环境的菌株有该类蛋白的可能性更高(32%:21%),具有完整钼辅因子合成途径的菌株集中于进化树同一分支上的少数种。该属约61%的种存在乙醛酸分流途径相关酶基因,这些种隶属进化树的同一分支,且种内所有菌株都具备相关基因,表明乙醛酸分流途径在Exiguobacterium属的分布具有种特异性。【结论】Exiguobacterium属细菌具有多种能量代谢途径相关基因,包括基于视紫红质的光营养型能量代谢途径、基于钼酶的厌氧呼吸型能量代谢途径和底物代谢营养型能量代谢途径中的乙醛酸分流途径。能量代谢途径多样性可能是Exiguobacterium属细菌适应复杂多样生境的机制之一。此外,本研究发现Exiguobacterium属中不同种、同种不同菌株间存在能量代谢途径差异,且能量代谢途径在该属内的分布多不具备种特异性,表明仅通过16S rRNA基因种属鉴定来预测目标菌株的代谢类型可能有较大偏差和局限性。展开更多
文摘【目的】微小杆菌属(Exiguobacterium)细菌广泛分布于海洋及非海洋环境中,具有多种代谢途径以适应复杂多样的生境。本研究从能量代谢途径角度出发,探究该属菌株对不同生境的适应能力。【方法】从美国国家生物科技数据中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)数据库中获取146个Exiguobacterium属菌株的基因组,查找并统计光营养、厌氧呼吸和底物代谢等多种能量代谢途径的关键蛋白或关键酶基因在各菌株基因组中的分布,包括光营养型的视紫红质基因、厌氧呼吸营养型的钼辅因子合成蛋白基因,以及底物代谢营养型中乙醛酸分流途径的异柠檬酸裂解酶及苹果酸合酶基因等。根据对应的氨基酸序列构建视紫红质、MoaC和异柠檬酸裂解酶的系统发育树,分析不同能量代谢途径在该属菌株进化过程中的保守性,推测其对于该属菌株的重要性。【结果】Exiguobacterium属中50%的种具有视紫红质基因,其中分离自非海洋生境的菌株更趋向于含有视紫红质基因。本研究所统计的全部非海洋生境菌株中,含有视紫红质基因的菌株占比约为70%,而在海洋生境菌株中该比例仅为19%。Exiguobacterium属约27%的种存在钼辅因子合成蛋白基因,分离自海洋环境的菌株有该类蛋白的可能性更高(32%:21%),具有完整钼辅因子合成途径的菌株集中于进化树同一分支上的少数种。该属约61%的种存在乙醛酸分流途径相关酶基因,这些种隶属进化树的同一分支,且种内所有菌株都具备相关基因,表明乙醛酸分流途径在Exiguobacterium属的分布具有种特异性。【结论】Exiguobacterium属细菌具有多种能量代谢途径相关基因,包括基于视紫红质的光营养型能量代谢途径、基于钼酶的厌氧呼吸型能量代谢途径和底物代谢营养型能量代谢途径中的乙醛酸分流途径。能量代谢途径多样性可能是Exiguobacterium属细菌适应复杂多样生境的机制之一。此外,本研究发现Exiguobacterium属中不同种、同种不同菌株间存在能量代谢途径差异,且能量代谢途径在该属内的分布多不具备种特异性,表明仅通过16S rRNA基因种属鉴定来预测目标菌株的代谢类型可能有较大偏差和局限性。
