Richmond-bányai archeális acidofil nanoorganizmusok

A Richmond-bányai archeális acidofil nanoorganizmusokat (Archaeal Richmond Mine acidophilic nanoorganisms) (ARMAN) egy extrém savas bányában, az Észak-Kaliforniai Richmond-bányában fedezte fel Brett Baker. Ezeknek az új archaea csoportoknak a neveː ARMAN-1, ARMAN-2 (Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ARMAN-2), és ARMAN-3. Az ARMAN-ok között számos eltérés van az általában használt PCR primer 16S rRNS-génekben. A DPANN főtörzsbe tartoznak.^[1] Az ARMAN csoport jelenleg mélyen divergens törzseket tartalmaz a nevük Micrarchaeota és Parvarchaeota.^[2] A 16S rRNS génjeik 17%-kal különböznek a három csoport között. A felfedezésük előtt minden archea, melyről kimutatták, hogy összefüggésbe hozható Iron Mountainnal, a Thermoplasmatales rendbe tartozik (például Ferroplasma acidarmanus).

ARMAN (tenyésztetlen acidofil származási vonalak)
Rendszertani besorolás
Domén: Archaea Törzs: Micrarchaeota Parvarchaeota

Tulajdonságai

Különböző helyek vizsgálata a bányában felfedte hogy mindig jelen vannak a savas bányavízzel kapcsolatba hozható közösségekben, az Iron Mountainnál Észak-Kaliforniában aminek a pH-ja < 1.5. Általában kis mennyiségben (5–25%) találhatóak meg a közösségben. Nemrég közeli rokonságban álló szervezeteket mutattak ki egy savas északi mocsárban vagy dagadólápban Finnországban,^[3] másikat savas bányavizes területen extrém környezetekben a Rio Tintoból, Délnyugat-Spanyolországban,^[4] és gyengén lúgos méyen felszín alatti melegforrásból Yunohamaban, Japán.^[5]

Sejt szerkezet és ökológia

Krio-elektron tomográfia használatával széleskörűen 3D jellemeztek tenyésztetlen ARMAN sejteket bánya biofilmeken belül. (Comolli et al. 2009^[6]). Ez felfedte hogy jobbak a sejtek az élet alsó határának előrejelzett méreténél, 0,009 µm³ és 0,04 µm³ (NRC irányító csoport). Azt is megállapították hogy szokatlan kis sejtméretük ellenére közönséges találni több mint egy típusú sejtekhez tapadt vírust a biofilmekben. Továbbá a sejtek ~ 92 riboszómát tartalmaznak átlagosan, az átlagos tenyészetben növekedett E. coli sejt ~ 10.000 riboszómát tartalmaz. Ez azt sugallja hogy az ARMAN sejtekben egy sokkal korlátozottabb számú metabolit van jelen egy adott sejtben. Ami felveti a kérdést egy élő sejt minimális követelményeiről.

3D rekonstrukciói az ARMAN sejteknek a környezetben felfedte hogy egy kis számú részüket más archeáknak tulajdonítják a Thermoplasmatales rendből. Úgy tűnik hogy a Thermoplasmatales sejtek sejtfala behatol az ARMAN sejtek citoplazmájába.^[7] A természetét ennek a kölcsönhatásnak nem határozták meg. Lehet valamilyen parazita, vagy szimbionta kölcsönhatás. Lehetséges hogy az ARMAN valamilyen metabolitot szerez, amit nem képes termelni.

Genomika és proteomika

Az első vázlata a Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ARMAN-2 ~1 Mb (3 vázfehérje, Baker et al.). PNAS 2010.^[8] Az ARMAN-4 és ARMAN-5 genomjainak (nagyjából szintén 1 Mb) szokatlanul átlagos gén méreteik vannak, hasonlóak az endoszimbiotikus és parazitikus baktériumokban látottakhoz. Az elágazásuk ezeknek a csoportoknak közel volt a Euryarchaea/Crenarchaea elváláshoz ez tükröződik abban hogy számos genetikai vonatkozásban osztoznak a Crenarchaeaval és az Euryarchaeaval is. Számos génjük van amit korábban csak Crenarchaeaban azonosítottak. Nehéz megmagyarázni számos általánosan ismert anyagcsere útvonalat az ARMANban következtében a szokatlanul magas számú egyedülálló géneknek amiket a genomjaikban azonosítottak.

Egy új típusát a tRNS splicing endonukleáznak ami részt vesz a tRNS feldolgozásban, az 1 és 2 ARMAN csoportokban fedezték fel.(Fujishima et al. 2011^[9]). Az enzim két duplikált katalitikus egységből és egy szerkezeti egységből áll az utóbbi egy gént kódol, egy új három egységes architektúrát képvisel.

Jegyzetek

1. doi:10.1038/nature12352
2. „Genomic Expansion of Domain Archaea Highlights Roles for Organisms from New Phyla in Anaerobic Carbon Cycling”. Current Biology 25, 690–701. o. DOI:10.1016/j.cub.2015.01.014.
3. Juottonen et al. Seasonality of rDNA- and rRNA-derived archaeal communities and methanogenic potential in a boreal mire, ISME Journal 24 July 2008
4. Amaral-Zettler et al. Microbial community structure across the tree of life in the extreme Río Tinto, ISME Journal 2010
5. Murakami et al. Metatranscriptomic analysis of microbes in an ocean-front deep subsurface hot spring reveals novel small RNAs and type-specific tRNA degradation, Appl Environ Microbiol 2011
6. Commolli, LR et al. Three-dimensional analysis of the structure and ecology of a novel, ultra-small archaeon, ISME Journal 3, 159–167.
7. Weird, ultra-small microbes turn up in acidic mine drainage, 2010. május 3.
8. „Enigmatic, ultrasmall, uncultivated Archaea”. Proc. Natl. Acad. Sci. 107, 8806–8811. o. DOI:10.1073/pnas.0914470107. PMID 20421484. PMC 2889320.
9. „A novel three-unit tRNA splicing endonuclease found in ultrasmall Archaea possesses broad substrate specificity”. Nucl Acid Res.

• Biológiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap