Die hydrogenotrophe Methanogenese ist der Schlüsselprozess im obligat syntrophischen Konsortium der anaeroben Amöbe Pelomyxa schiedti

Das ISME Journal (2023)Zitieren Sie diesen Artikel

624 Zugriffe

23 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Pelomyxa ist eine Gattung anaerober Amöben, die in Konsortien mit mehreren prokaryotischen Endosymbionten leben. Obwohl die Symbionten einen großen Teil der zellulären Biomasse ausmachen, wurden ihre metabolischen Rollen nicht untersucht. Mithilfe der Einzelzellgenomik und Transkriptomik haben wir die mit P. schiedti assoziierte prokaryotische Gemeinschaft charakterisiert, die aus zwei Bakterien, Candidatus Syntrophus pelomyxae (Klasse Deltaproteobacteria) und Candidatus Vesiculincola pelomyxae (Klasse Clostridia), und einem Methanogen, Candidatus Methanoregula pelomyxae, besteht . Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung und Elektronenmikroskopie zeigten, dass Ca. Vesiculincola pelomyxae ist in Vesikeln lokalisiert, während die anderen Endosymbionten frei im Zytosol mit Ca vorkommen. Methanoregula pelomyxae angereichert um den Kern herum. Genom- und Transkriptom-basierte Rekonstruktionen des Stoffwechsels legen nahe, dass die zellulolytische Aktivität von P. schiedti einfache Zucker produziert, die seinen eigenen Stoffwechsel und den Stoffwechsel eines Ca antreiben. Vesiculincola pelomyxae, während Ca. Der Energiestoffwechsel von Syntrophus pelomyxae beruht auf dem Abbau von Butyrat und Isovalerat aus der Umwelt. Beide Bakterienarten und die Amöbe nutzen Hydrogenasen, um die Elektronen von reduzierten Äquivalenten auf Wasserstoff zu übertragen, ein Prozess, der einen niedrigen Wasserstoffpartialdruck erfordert. Dies wird durch den dritten Endosymbionten, Ca., erreicht. Methanoregula pelomyxae, die H2 und Formiat für die Methanogenese verbraucht. Während die bakteriellen Symbionten durch die Behandlung mit Vancomycin erfolgreich eliminiert werden können, ohne die Lebensfähigkeit der Amöben zu beeinträchtigen, tötete die Behandlung mit 2-Bromethansulfonat, einem spezifischen Inhibitor der Methanogenese, die Amöben ab, was auf die Wesentlichkeit der Methanogenese für dieses Konsortium hinweist.

Die Gattung Pelomyxa gehört zu den Archamoebae und ihre Vertreter leben in hypoxischen Süßwasserumgebungen [1,2,3]. Pelomyxa-Arten, die eine Größe von mehreren Millimetern erreichen können, besitzen zahlreiche unbewegliche Flagellen mit einer abweichenden Axonemalstruktur [4, 5] und es wurde ursprünglich angenommen, dass ihnen elementare Zellorganellen wie Golgi-Körperchen und Mitochondrien fehlen. Frühe morphologische Studien von Pelomyxa palustris haben das Vorhandensein mikrokörperähnlicher Körnchen gezeigt, die ein mitochondrienbezogenes Organell (MRO) darstellen könnten [6], und bei Pelomyxa schiedti wurde ein solches MRO kürzlich mithilfe von genomischen und transkriptomischen Einzelzellansätzen charakterisiert [7]. . Die Identifizierung der MROs in Vertretern von Pelomyxa mittels Transmissionselektronenmikroskopie ist schwierig, da diese Amöben eine Vielzahl bakterieller Endosymbionten beherbergen [2, 8, 9, 10, 11]. Diese Endosymbionten unterscheiden sich in Größe und Lokalisierung, sind entweder in Vakuolen oder frei im Zytoplasma positioniert, wobei einige dazu neigen, sich um die Kerne herum anzusiedeln [2, 10]. Bereits in der Originalbeschreibung von P. palustris werden kleine „tanzende Stäbchen“ erwähnt, die beim Aufbrechen der Zellen beobachtet wurden [12]. Spätere Studien legten nahe, dass P. palustris drei Arten von Endosymbionten beherbergte; Grampositive und gramnegative schlanke Stäbchen und ein größeres grampositives Bakterium mit rechteckiger Form [13, 14]. Basierend auf der Produktion von Methan durch Kulturen von P. palustris und der charakteristischen Autofluoreszenz des F420-Coenzyms, die in den beiden schlanken Morphotypen beobachtet wurde, wurde vermutet, dass es sich dabei um Methanogene handeln könnte [15]. Dies wurde weiter durch die Isolierung eines schlanken grampositiven methanogenen Archaeons aus P. palustris in einer Reinkultur untermauert, wo es auf H2/CO2 und Formiat wuchs und als Methanobacterium formicicum identifiziert wurde [16]. Allerdings ist die Abhängigkeit von der F420-Fluoreszenz nicht vollständig schlüssig, da dieser Cofaktor auch von bestimmten Actinobakterien produziert wird [17]. Darüber hinaus standen diese Beobachtungen im Widerspruch zu anderen Studien zu P. palustris, die behaupteten, dass der dritte Morphotyp die methanogenen Symbionten repräsentiert [18]. Die Situation wurde schließlich mithilfe von 16 S-rRNA-Gensequenzierung und Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) geklärt, wodurch die großen rechteckigen Zellen, die sich um den Zellkern herum befanden, als methanogenes Archäon der Gattung Methanosaeta und die gramnegativen Stäbchen als Deltaproteobakterien der Gattung Syntrophorhabdus identifiziert wurden und die grampositiven Stäbchen als Actinobakterien aus der Gattung Rhodococcus [19]. Obwohl der Metabolismus der Endosymbionten unbekannt blieb, wurde vermutet, dass die mikrobielle Gemeinschaft in P. palustris Gemeinschaften in Belebtschlamm ähnelte [19], wo Mitglieder der Gattungen Rhodococcus und Syntrophorhabdus in syntrophischen Assoziationen mit Methanogenen vorkommen [20, 21].

Um die prokaryotischen Symbionten zu charakterisieren und die metabolischen Bindungen zwischen den Gemeinschaftsmitgliedern zu entwirren, verwendeten wir die verfügbaren Einzelzell-Genomdaten für P. schiedti [7], um seine Endosymbionten zu identifizieren und ihre Genome zusammenzusetzen. Durch die Generierung maßgeschneiderter Einzelzelltranskriptome, die auch die prokaryotische mRNA einfangen sollen, haben wir die wichtigsten biochemischen Prozesse charakterisiert, die von jedem Partner beigesteuert wurden, und den Beweis erbracht, dass das Methanogen eine Schlüsselrolle in dieser komplexen vierteiligen Symbiose spielt.

Polyxenische Kulturen des Pelomyxa-schiedti-Stammes SKADARSKE wurden in Sonneborns Paramecium-Medium gehalten [22] und alle zwei Wochen wie zuvor beschrieben übertragen [2]. Zur Entfernung der Symbionten wurden die Kulturen mit Vancomycin (Sigma-Aldrich) in einer Endkonzentration von 40 µg/ml oder mit 2-Bromethansulfonat (BES) (Sigma-Aldrich) in einer Endkonzentration von 5 mM behandelt. Bei den behandelten Kulturen erfolgte der Zelltransfer wöchentlich.

Mehrere Röhrchen mit Pelomyxa schiedti wurden zusammengeführt und durch 10-minütige Zentrifugation bei 600 × g pelletiert. Die pelletierten Zellen wurden in Trager-Lösung U [23] resuspendiert und die Proben wurden sechs Stunden lang in 4 % Formaldehyd auf Eis fixiert. Sonden für FISH wurden mit ARB 6.0.4 [24] und der Silva REF NR 99 SSU-Datenbankversion 126 [25] entworfen. FISH-Präparate wurden gemäß dem an anderer Stelle beschriebenen Protokoll durchgeführt (26). Detaillierte Verfahren zur Zellfixierung und FISH finden Sie in den ergänzenden Materialien und Methoden.

Die Transkriptomsequenzierung wurde auf der Grundlage eines modifizierten SmartSeq2-Protokolls [27] durchgeführt, das auch die bakteriellen Transkripte erfassen soll. Zu den Modifikationen gehören die Lyse von Bakterienzellen entweder mit rLysozym oder Mutanolysin, die Polyadenylierung der Transkripte mit PolyA-Polymerase und die Blockierung der Adenylierung von rRNA mit der EMBR-seq-Strategie [28]. Detaillierte Verfahren zur Einzelzell-Transkriptom-Amplifikation, Bibliotheksvorbereitung und Analyse finden Sie in den ergänzenden Materialien und Methoden.

Die Einzelzell-Genomassemblierungen wurden aus sieben Einzelzell-Genombibliotheken von P. schiedti generiert (NCBI BioProject PRJNA672820) [7]. Jedes Einzelzellgenom wurde mit SPAdes 3.13.0 zusammengesetzt (29). Das Binning von Contigs wurde mit tetraESOM [30] durchgeführt und ihre Vollständigkeit mit CheckM [31] geschätzt. Prokaryontische Genome wurden mit Prokka 1.14.6 (32) und EggNOG-Mapper (33, 34) annotiert. Alle Anmerkungen wurden mit emapper2gbk [35] in einer einzigen GenBank-Datei zusammengeführt und zur weiteren Kuratierung und Analyse in Pathway Tools v 23.0 [36] importiert. Für alle interessierenden Pfade wurden die Anmerkungen manuell kuratiert. Detaillierte Verfahren zum Binning und Annotieren finden Sie in den ergänzenden Materialien und Methoden.

Es wurden mehrere 16 S-rRNA-Gendatensätze zusammengestellt, einschließlich der prokaryotischen Symbionten von Pelomyxa palustris (19), sofern möglich. Die Sequenzen wurden mit MAFFT 7 [37] mit dem G-INS-i-Algorithmus abgeglichen, gefolgt von einer manuellen Inspektion und mit BMGE [38] mit Standardparametern getrimmt. Phylogenetische Bäume mit maximaler Wahrscheinlichkeit (ML) wurden mit IQ-TREE 1.6.12 (39) mit der Model Finder Plus-Einstellung und mit 1000 nichtparametrischen Bootstrap-Replikaten erstellt. Der Datensatz für phylogenomische Analysen wurde mit GTDB-Tk [40] und der GTDB-Datenbank [41] erstellt. Ein phylogenetischer ML-Baum wurde von IQ-TREE 1.6.12 unter Verwendung des empirischen PMSF-Modells (Posterior Mean Site Frequency) mit einem LG + F + G-Leitbaum abgeleitet. Die Zweigunterstützungen wurden mithilfe des ultraschnellen Bootstrappings mit 10.000 Replikaten geschätzt. Detaillierte Verfahren zu den phylogenetischen Analysen finden Sie in den ergänzenden Materialien und Methoden.

Elektronenmikroskopische (EM) Beobachtungen von Pelomyxa schiedti bestätigten, dass die Zelle zahlreiche prokaryotische Symbionten mit unterschiedlichen Morphotypen beherbergt [2] (Abb. 1). Einer der Morphotypen ist in Vesikeln eingeschlossen (Abb. 1A, C, D), die anderen kommen frei im Zytosol vor. (Abb. 1A, B, D). Wir haben die veröffentlichten Einzelzellmetagenome von P. schiedti [7] neu zusammengestellt und nach der Entfernung eukaryotischer Contigs die Daten mithilfe von TetraESOM [30] gruppiert. Jede Anordnung enthielt mehrere Behälter mit Prokaryoten, aber für weitere Analysen konzentrierten wir uns auf die fünf Behälter, die in allen Proben vorhanden waren und als Ca klassifiziert wurden. Methanoregula pelomyxae, Ca. Syntrophus pelomyxae, Ca. Vesiculincola pelomyxae, eine Acetomicrobium sp. und ein Mitglied von Victivalles.

Ein Überblick über die P. schiedti-Zelle mit dem Zellkern (N); die unterschiedlichen Pfeilspitzen weisen auf unterschiedliche prokaryotische Morphotypen hin; Offene Pfeilspitzen zeigen auf das mutmaßliche Ca. Vesiculincola pelomyxae-Zellen, während weiß gefüllte Pfeilspitzen auf mutmaßliches Ca hinweisen. Methanoregula pelomyxae-Zellen. B Detail des Zellkerns und der um ihn herum befindlichen bakteriellen Symbionten; Weiße Pfeilspitzen zeigen auf das mutmaßliche Ca. Methanoregula pelomyxae-Zellen, während schwarz ausgefüllte Pfeilspitzen auf mutmaßliche MROs hinweisen. C, D Detail der bakteriellen Symbionten, die sich im Zytosol (schwarz gefüllte Pfeilspitzen) und innerhalb der Vakuole (weiße Pfeilspitzen) befinden. Die Bakterienzellen in der Vakuole (C) befinden sich im Prozess der Endosporenbildung; Der Durchmesser der Sporangien ist erheblich größer als der der vegetativen Zellen (D). Die schwarz ausgefüllten Pfeilspitzen in C und D weisen auf mutmaßliches Ca hin. Syntrophus pelomyxae-Zellen. Maßstabsleiste: A – 5 µm; B – 2 µm; C, D – 500 nm.

Wir haben spezifische Oligonukleotidsonden gegen das 16 S-rRNA-Gen jedes metagenomischen Bins entwickelt (Tabelle S1). FISH mit Sonden gegen Ca. Methanoregula pelomyxae (Meth-P-972), Ca. Syntrophus pelomyxae (Syn-P-182) und Ca. Vesiculincola pelomyxae (Rum-P-276) zeigte deutliche Signale in allen P. schiedti-Zellen (Abb. 2). Ca. Methanoregula pelomyxae sind schlanke Stäbchen und ziemlich zahlreich (Abb. 2A), insbesondere um die Kerne herum (Zusatzvideo S1), wie auch durch EM belegt (Abb. 1B). Zellen von Ca. Vesiculincola pelomyxae kommen am häufigsten vor und bilden Klumpen (Abb. 2B); Ihre kokkoide Form, die Bildung terminaler Endosporen und ihre Einschließung in Membranvesikel werden durch EM nachgewiesen (Abb. 1C, D). Zellen von Ca. Syntrophus pelomyxae, der am wenigsten häufig vorkommende der drei Endosymbionten, ist stäbchenförmig (Abb. 2C) und gleichmäßig im Zytosol verteilt. Sonden, die auf Victivalles und Acetomicrobium sp. gab kein Signal; Sie wurden als Schadstoffe betrachtet und nicht weiter analysiert.

Eine für Ca spezifische Sonde Meth-P-972. Methanoregula pelomyxae; B Sonde Rum-P-276 spezifisch für Ca. Vesiculincola pelomyxae; C-Sonde SYN-P-182 speziell für Ca. Syntrophus pelomyxae; D DIC-Ansicht der Zelle; E Zusammengefügtes Bild von A, B, C und D; F Zusammengefügtes Bild von A, B und C; Alle Maßstabsbalken: 10 µm.

Wir bewerteten die Wesentlichkeit jedes Endosymbionten, indem wir die Kulturen von P. schiedti mit Vancomycin, einem Antibiotikum, das die Biosynthese der bakteriellen Zellwand hemmt, oder 2-Bromethansulfonat (BES), einem spezifischen Inhibitor der Methanogenese, behandelten. Die Behandlung mit Vancomycin (Abb. S1) entfernte Ca. Vesiculincola pelomyxae aus den meisten Wirtszellen innerhalb von sechs Wochen, wie mittels FISH gezeigt (Abb. S1B). Nach 16 Wochen waren beide ca. Vesiculincola pelomyxae und Ca. Syntrophus pelomyxae war vollständig verschwunden (Abb. S1G, H), aber die Zellen, die jetzt nur noch Ca enthielten. Methanoregula pelomyxae blieb lebensfähig. Im Gegensatz dazu starben mit BES behandelte Kulturen innerhalb von sieben Tagen, was darauf hindeutet, dass das Methanogen ein essentieller Endosymbiont ist.

Eine frühere Studie zum Genom von P. schiedti hatte die Stoffwechselwege in seinen anaeroben Peroxisomen und MROs, die Hydrogenosomen ähneln, rekonstruiert [7]. Hier haben wir denselben Datensatz verwendet, um den Energiestoffwechsel von P. schiedti zu rekonstruieren. Das Genom kodiert 182 Glykosylhydrolasen (GH), die in 44 Familien eingeteilt sind und vermutlich an der Verdauung von Polysacchariden beteiligt sind (Datensatz 1). Die am häufigsten vorkommenden Familien GH13 (19 Gene), GH3 (15 Gene) und GH5 (9 Gene) kodieren für α-Amylasen, β-Glucosidasen und Endoglucanasen, die am Abbau von Cellulose, Hemicellulosen, Stärke und Glykogen beteiligt sind und einfache entstehen Zucker, die in die Glykolyse geleitet werden (Abb. 3). Aus den glykolytischen Zwischenprodukten kann P. schiedti 10 der 20 proteinogenen Aminosäuren und verschiedene Cofaktoren de novo synthetisieren (Abb. 3). Da es keinen Weg für die De-novo-Synthese von Nukleotiden gibt, fängt P. schiedti höchstwahrscheinlich Nukleotide entweder aus der Nahrung oder der Umwelt ab und recycelt sie. Wir haben auch alle Enzyme identifiziert, die für die Biosynthese und β-Oxidation von Fettsäuren erforderlich sind (Datensatz 2).

Aminosäuren werden grün dargestellt; Vitamine und Cofaktoren werden in Rosa dargestellt. Nicht standardmäßige Abkürzungen: 2OG 2-Oxoglutarat, Ac-Acetat, Ac-CoA-Acetyl-Coenzym A, Cit-Citrat, EtfDH-Elektronentransfer-Flavoprotein-Dehydrogenase, für Formiat, Fru-6P-Fructose-6-Phosphat, Fum-Fumarat, Gly-3P-Glycerat 3-Phosphat, Oxaloxalacetat, PEP-Phosphoenolpyruvat, Pyr-Pyruvat, SAM S-Adenosylmethionin, SdhABCD-Succinat-Dehydrogenase-Komplex, Succ-Succinat, Xyl-5P-Xylose-5-phosphat. Mutmaßliche Stoffwechselendprodukte werden mit einem violetten Hintergrund hervorgehoben. Das Doppelmembrankompartiment stellt die MRO dar, während das gelbe das Peroxisom darstellt.

Das bei der Glykolyse und β-Oxidation gebildete NADH kann durch Laktatdehydrogenase (LDH) reoxidiert werden, wodurch Pyruvat ohne ATP-Produktion zu Laktat reduziert wird. Dieser Prozess findet vermutlich in den anaeroben Peroxisomen statt, da nur eine Kopie von LDH im Genom identifiziert wurde und das Enzym nachweislich in den Peroxisomen lokalisiert ist [7]. Im Zytosol kann Pyruvat entweder durch Pyruvat:Ferredoxin-Oxidoreduktase (PFOR) oder Pyruvat:NADP+-Oxidoreduktase (PNO) zu Acetyl-CoA oxidiert werden. Diese „erweiterte Glykolyse“ ermöglicht die anschließende Produktion eines zusätzlichen ATP durch die Acetatsynthase, produziert aber gleichzeitig zusätzliche reduzierte Cofaktoren (Ferredoxin oder NADH). Schließlich kann Pyruvat-Formiat-Lyase (PFL) Pyruvat in Acetyl-CoA und Formiat umwandeln. Da letzteres durch Formiathydrogenlyase (Pelo_6878) in CO2 und H2 gespalten werden kann, würde es keine zusätzlichen Reduktionsäquivalente erzeugen, aber auch nicht zur Reoxidation von NADH aus der Glykolyse beitragen.

Das Genom von P. schiedti kodiert acht Hydrogenasen, die anhand ihrer Domänenstruktur in zwei Gruppen eingeteilt wurden: „kurze“ Hydrogenasen, die nur eine [FeFe]-Hydrogenase-Domäne enthalten, und „lange“ Hydrogenasen, die eine N-terminale NuoG-Domäne gefolgt von einer enthalten [FeFe]-Hydrogenase und eine C-terminale CysJ-Domäne. Es wurde vorhergesagt, dass zwei kurze und eine lange Hydrogenase im MRO lokalisiert sind [7], während die verbleibenden fünf langen Hydrogenasen vermutlich im Zytosol lokalisiert sind. Ihre CysJ-Domäne enthält eine NADH-Bindungstasche, und die phylogenetische Analyse ordnet sie einer gut unterstützten Gruppe anderer eukaryontischer und NADH-abhängiger bakterieller Hydrogenasen zu (Abb. S2). Die zytosolischen Hydrogenasen könnten an der Reoxidation von NADH und Ferredoxin beteiligt sein, was eine verlängerte Glykolyse ermöglichen würde, die zusätzliches ATP liefert. Gleichzeitig findet wahrscheinlich ein Teil der erweiterten Glykolyse im MRO statt, wo das Redoxgleichgewicht durch kurze Hydrogenasen und durch Pyruvatcarboxylierung und Reduktion zu Succinat aufrechterhalten wird [7] (Abb. 3).

Die Genomassemblierung von Ca. Vesiculincola pelomyxae besteht aus 17 Gerüsten mit einer Gesamtlänge von ~1,4 Mbp, einem GC-Gehalt von 33,1 % und einer Genomvollständigkeit von 85,2 % (Tabelle 1). Wir identifizierten 47 tRNA-Gene, zwei ribosomale RNA-Operons und sagten 1301 teilweise oder vollständige mutmaßliche Kodierungssequenzen voraus. Die phylogenetische Analyse des 16 S-rRNA-Gens konnte das Bakterium keiner bekannten Gattung mit starker Unterstützung zuordnen (Abb. S3). Die phylogenomische Analyse mit GTDB-Tk unter Verwendung eines Alignments von 120 proteinkodierenden Genen zeigte, dass Ca. Vesiculincola pelomyxae ist am engsten mit einer Gruppe unkultivierter Bakterien der Familie „Acutalibacteriaceae“ verwandt (Abb. S4), deren Mitglieder hauptsächlich mit Wirbeltierkot assoziiert sind (42). Die Genomgröße von Ruminococcus bromii (immer noch in der Familie der Oscillospiraceae gemäß ICNP klassifiziert), der am engsten verwandten beschriebenen Art, ist erheblich größer (2,2 Mbp). Basierend auf der durchschnittlichen relativen evolutionären Distanz zu R. bromii und anderen Taxa (0,89), ca. Vesiculincola pelomyxae stellt eine neue Abstammungslinie auf Gattungsebene dar.

Das Genom kodiert Enzyme, die am Stärkeabbau beteiligt sind, und einen ABC-Transporter unbekannter Spezifität, der an der Kohlenhydrattranslokation beteiligt ist. Der Stamm verfügt über einen vollständigen glykolytischen Stoffwechselweg und eine erweiterte Glykolyse. Eine kanonische Phosphatacetyltransferase (pta) fehlte, aber wir identifizierten eine Phosphotransacylase PduL (Datensatz 3), die nachweislich pta bei der Umwandlung von Acetyl-CoA in Acetylphosphat ersetzt, das für die anschließende Phosphorylierung auf Substratebene durch Acetat erforderlich ist Kinase [43, 44]. Im Genom ist ein Nukleotidtriphosphat-Transportprotein (NTT) kodiert (Datensatz 3), was darauf hindeutet, dass ATP auch vom Wirt gewonnen werden könnte. Enzyme, die reduzierte Fermentationsprodukte produzieren, wurden nicht nachgewiesen, einschließlich des LDH, das in anderen Vertretern der Familie „Acutalibacteraceae“ wie Ruminococcus bromii und Clostridium leptum vorhanden ist. Allerdings kodiert das Genom für eine elektronenkonfurkierende Hydrogenase (HndABC) der Gruppe A1, die die gleichzeitige Reoxidation von NADH und reduziertem Fd ermöglichen würde, vorausgesetzt, dass H2 auf einem niedrigen Partialdruck gehalten wird. Ein Rnf-Komplex und eine V-Typ-ATPase dienen wahrscheinlich dazu, das Redoxgleichgewicht anzupassen und ein Membranpotential zu erzeugen. Das Fehlen von Wegen für die De-novo-Biosynthese von Aminosäuren und Nukleotiden wird durch eine komplexe Anordnung von ABC-Transportern für die Aufnahme von Aminosäuren und Nukleosiden kompensiert (Abb. 4).

Nicht standardmäßige Abkürzungen: Ac-Acetat, Ac-CoA-Acetyl-Coenzym A, Ac-P-Acetylphosphat, Fd-Ferredoxin, Fru-6P-Fructose-6-Phosphat, Gly-3P-Glycerat-3-Phosphat, PEP-Phosphoenolpyruvat. Mutmaßliche Stoffwechselendprodukte werden mit einem violetten Hintergrund hervorgehoben.

Gene, die an der Sporenbildung und -keimung beteiligt sind, wurden stark exprimiert (Datensatz 3). Dies steht im Einklang mit der durch EM beobachteten Häufigkeit sporulierender Zellen (Abb. 1A, C) und der Beobachtung, dass R. bromii und C. leptum wichtige Endosporenbildner in der menschlichen Darmmikrobiota sind (45). Das Transkriptom enthielt mehrere Transkripte kleiner Proteine, die durch manuelle Annotation als Bakteriozine identifiziert wurden. Nachfolgende Suchen mit BAGEL 4 [46] identifizierten zwei Operons für die Synthese von Bakteriozinen, die beide stark exprimiert wurden (Datensatz 3).

Die Genomassemblierung von Ca. Syntrophus pelomyxae besteht aus 84 Gerüsten mit einer Gesamtlänge von ~4,97 Mbp, einem GC-Gehalt von 49,9 % und einer Genomvollständigkeit von 97,4 % (Tabelle 1). Im Genom wurden insgesamt 4484 vollständige und teilweise kodierende Sequenzen vorhergesagt (Tabelle 1). Die phylogenetische Analyse des 16 S-rRNA-Gens identifizierte das Bakterium als Mitglied der Gattung Syntrophus (Deltaproteobacteria) (Abb. S5). Eine Rekonstruktion seines Stoffwechsels basierend auf der Annotation kodierender Sequenzen und ihrer Expressionsniveaus in transkriptomischen Analysen legt nahe, dass der Symbiont sein ATP hauptsächlich aus der Fermentation von Isovalerat und Butyrat zu Acetat bezieht (Abb. 5). Auf beiden Wegen werden die Substrate durch β-Oxidation in Acetyl-CoA umgewandelt, gefolgt von der anschließenden Produktion von ATP. An den Oxidationsschritten ist ein elektronenübertragendes Flavoprotein (ETF) beteiligt, das seine reduzierenden Äquivalente über einen membrangebundenen ETF:MMK-Oxidoreduktase-Komplex auf Methylmenachinon (MMK) überträgt [47, 48]. Anschließend wird MMK entweder durch membrangebundene Formiatdehydrogenase (Fdh) oder Hydrogenasekomplexe oxidiert (Abb. 5). Unter Standardbedingungen ist die Fermentation von Butyrat und Isovalerat zu Acetat und H2 thermodynamisch ungünstig, wird aber bei niedrigem Wasserstoffpartialdruck exergonisch [49, 50]. Enzyme, die Ca ermöglichen würden. Die Verwendung anderer Elektronenakzeptoren wie Fumarat, Sauerstoff oder Sulfat durch Syntrophus pelomyxae, wie sie bei anderen Vertretern von Syntrophobacterales vorkommen [51], war nicht vorhanden.

Aminosäuren werden grün dargestellt; Vitamine und Cofaktoren werden in Rosa dargestellt. Nicht standardmäßige Abkürzungen: 2OG 2-Oxoglutarat, Ac-CoA-Acetyl-Coenzym A, CoA-Coenzym A, BCAA verzweigtkettige Aminosäuren, ETF-Elektronentransfer-Flavoprotein, MMK Methylmenachinon, Succ-Succinat, Succ-CoA-Succinat-Coenzym A. Mutmaßliche Stoffwechselendprodukte werden mit einem violetten Hintergrund hervorgehoben. Metaboliten, die mutmaßlich aus dem Wirt und/oder der Umgebung verwendet werden, werden mit einem orangefarbenen Hintergrund hervorgehoben.

Wir haben im Genom außerdem einen L-Rhamnose:Proton-Symporter (CSYNP_04080) und eine Laktatpermease (CSYNP_01065) identifiziert, die beide exprimiert werden (Datensatz 4). Es ist unklar, wie die Rhamnose in den Stoffwechsel gelangt, da wir keine Enzyme identifiziert haben, die am Abbau von Rhamnose beteiligt sind. Das Vorhandensein einer Laktatracemase und mehrerer Laktatdehydrogenasen, die beide in geringen Mengen exprimiert werden, lässt jedoch darauf schließen, dass Laktat ein Substrat für die syntrophische Oxidation sein könnte (Abb. 5).

Das Genom von Ca. Syntrophus pelomyxae kodiert die meisten Enzyme, die zur Synthese von 16 der 20 Aminosäuren, allen Nukleotiden sowie mehreren Cofaktoren erforderlich sind (Abb. 5). Basierend auf der Lesehäufigkeit des Transkriptoms nehmen wir an, dass der Eintritt in die Biosynthesewege entweder über Acetyl-CoA erfolgt, das über PFOR in die Gluconeogenese transportiert wird, oder über Succinat, das in 2-Oxoglutarat und weiter in Glutamat umgewandelt wird (Abb. 5). ), das als Substrat für die Synthese verschiedener anderer Aminosäuren oder Cofaktoren dienen kann.

Die Genomassemblierungen von Ca. Methanoregula pelomyxae aus einzelnen P. schiedti-Zellen bestand aus 2–14 Gerüsten. Wir haben diese Baugruppen mit MAUVE ausgerichtet [52] und spezifische Primer entwickelt, um das fehlende ~8-kbp-Fragment zu amplifizieren und das Chromosom zu zirkulieren. Die endgültige Assemblierungsgröße betrug ~1,95 Mbit/s, ein GC-Gehalt von 54,8 % mit 1991 vorhergesagten Kodierungssequenzen und eine Genomvollständigkeit von 99,7 % (Tabelle 1). Die phylogenetische Analyse des 16 S-rRNA-Gens ordnete den Endosymbionten der Gattung Methanoregula (Methanomicrobiales) zu (Abb. S6).

Der vorhergesagte Metabolismus von Ca. Methanoregula pelomyxae ähnelt einem typischen hydrotrophen Methanogen, das H2 und Formiat verwendet, um CO2 zu Methan zu reduzieren (Abb. 6). Der Weg der Methanogenese ist im Wesentlichen der gleiche wie bei anderen hydrotrophen Methanogenen. Der erste Schritt ist die Reduktion von CO2 zu Formylmethanofuran, die durch das reduzierte Ferredoxin angetrieben wird, das von einer löslichen Heterodisulfidreduktase (HdrABC) produziert wird, und den reduzierten Cofaktor F420, der für die Reduktion von Methenyltetrahydromethanopterin (CH-H4MPT) und Methylentetrahydromethanopterin (CH2) erforderlich ist -H4MPT) wird von einer F420-reduzierenden Hydrogenase (Frh) bereitgestellt [53]. Die häufigsten Lesevorgänge im Transkriptom sind Methylen-Tetrahydromethanopterin-Dehydrogenase (Mtd) und F420-reduzierende Hydrogenase (Frh) (Datensatz 5).

Aminosäuren werden grün dargestellt; Vitamine und Cofaktoren werden in Rosa dargestellt. Nicht standardmäßige Abkürzungen: 2OG 2-Oxoglutarat, CH3-S-CoM Methyl-Coenzym M, CHO-MFR Formylmethanofuran, CO Kohlenmonoxid, H4-MPT Tetrahydromethanopterin, CH-H4MPT 5,10-Methenyltetrahydromethanopterin, CH2-H4MPT 5,10-Methylentetrahydromethanopterin , CH3-H4MPT 5-Methyltetrahydromethanopterin, CoA Coenzym A, CoB-SH Coenzym B, CoM-SH Coenzym M, CoM-SS-CoB Coenzym M 7-Mercaptoheptanoylthreoninphosphat-Heterodisulfid, Fumfumarat, Malmalat, MFR Methanofuran, SAM S- Adenosylmethionin, Succ-Succinat, Succ-CoA-Succinat-Coenzym A. Mutmaßliche Stoffwechselendprodukte sind mit einem violetten Hintergrund hervorgehoben. Metaboliten, die mutmaßlich aus dem Wirt und/oder der Umgebung verwendet werden, werden mit einem orangefarbenen Hintergrund hervorgehoben.

Ungewöhnlich ist jedoch die Bildung von reduziertem Ferredoxin bei der Reduktion des Heterodisulfids von Coenzym M (CoM) und Coenzym B (CoB), das im letzten Schritt der Methanogenese entsteht. Wie andere Mitglieder von Methanomicrobiales, Ca. Methanoregula pelomyxae fehlt eine kanonische MvhABGD-Hydrogenase [54]. Stattdessen erhält der Elektronengabelungskomplex seine Elektronen höchstwahrscheinlich von FdhAB, das über eine MvhD-Untereinheit mit HdrABC verbunden ist (Abb. 6). Es wurde gezeigt, dass VhuD (ein Homolog von MvhD) mit Fdh in Methanococcus maripaludis interagieren kann [55]. Das Fehlen eines Formiattransporters bleibt jedoch rätselhaft, da die eng verwandte Methanoregula boonei, der dieser Transporter ebenfalls fehlt, nicht in der Lage ist, Formiat als Substrat für die Methanogenese zu nutzen [56, 57]. Wie bei allen hydrotrophen Methanogenen wird ATP über eine V-Typ-ATP-Synthase unter Verwendung des elektrochemischen Na+-Gradienten erzeugt, der vom CH3-H4MPT:CoM-Methyltransferase (Mtr)-Komplex gebildet wird [58].

Wie andere Methanomicrobiales, Ca. Methanoregula pelomyxae verfügt über einen CO-Dehydrogenase/Acetyl-CoA-Synthase-Komplex, der die Produktion von Acetyl-CoA ermöglicht. Gleichzeitig sind im Genom ein Acetattransporter und eine Acetyl-CoA-Synthetase zu finden. Dies weist darauf hin, dass Acetyl-CoA der Haupteintrittspunkt in den assimilatorischen Stoffwechsel ist. Das Genom kodiert die Biosynthesewege für 13 Aminosäuren, Transporter für die Aufnahme von Lysin, Prolin und anderen Aminosäuren (Abb. 6). Wir haben auch Wege für die De-novo-Biosynthese von Nukleotiden über die Gluconeogenese und Wege für die Biosynthese verschiedener Cofaktoren identifiziert (Abb. 6).

Die Kombination der Einzelzell-Genomdaten von P. schiedti [7] mit den neu generierten Einzelzell-Transkriptomen und 16 S-rRNA-FISH ermöglichte es uns, das vierteilige endosymbiotische Konsortium von P. schiedti zu charakterisieren, den Stoffwechsel jedes Mitglieds zu rekonstruieren und daraus abzuleiten Rollen der Amöbe und ihrer Symbionten. Das Konsortium besteht aus einem Methanogen, Ca. Methanoregula pelomyxae, ein Deltaproteobakterium, ca. Syntrophus pelomyxae und ein Firmicute, Ca. Vesiculincola pelomyxae.

Die Ergebnisse der Genomannotationen und der transkriptomischen Analyse ermöglichten es uns, die erste Hypothese zu den Stoffwechselinteraktionen im Konsortium vorzustellen (Abb. 7). Die externen Kohlenstoffquellen sind Polysaccharide (Cellulose, Hemicellulose, Stärke und Glykogen), die von P. schiedti phagozytiert und depolymerisiert werden. Dies ist für Archamoebae kein ungewöhnliches Merkmal, da das Genom von Mastigamoeba balamuthi auch Enzyme zum Abbau von Cellulosen und Hemicellulosen kodiert [59]. Die Monomerzucker treiben den fermentativen Stoffwechsel der Amöben voran, der aus einer ausgedehnten Glykolyse besteht, die im Zytosol und teilweise im MRO stattfindet [7]. Im Zytosol wird das Pyruvat in Acetat, CO2, H2 und möglicherweise Formiat umgewandelt (Abb. 3).

Der Eukaryote nutzt eine komplexe Reihe von GHs, um Stärke, Zellulose und Glykogen zu verdauen und Monosaccharide zu erzeugen. Der Eukaryote fermentiert diese Zucker zu Acetat (Ac), H2 und Formiat (For). Zucker wird auch von Ca verwendet. Vesiculincola pelomyxae, das sie zu Acetat (Ac) und H2 fermentiert. Ca. Syntrophus pelomyxae nutzt Isovalerat, Butyrat und Succinat (Succ), um seinen Stoffwechsel anzukurbeln. Isovalerat und Butyrat werden höchstwahrscheinlich aus der Umwelt aufgenommen, während Succinat aus dem Wirt gewonnen wird. Der Wirt mit den beiden Bakterien erzeugt einen H2-, Acetat- und Formiatpool, der vom Methanogen für die Methanogenese und Biosynthese verwendet wird, wodurch die Gesamtkonzentration der Fermentationsprodukte niedrig gehalten wird, um den Stoffwechselfluss in den anderen Gemeinschaftsmitgliedern zu erleichtern. Die Fragezeichen weisen auf die Unsicherheit hin, wie das Formiat durch das Methanogen importiert wird oder ob es mithilfe der Formiathydrogenlyase und FdhA hergestellt wird. AA-Aminosäuren, CH3-S-CoM Methyl-Coenzym M, F420H2 reduziertes Coenzym F420, Fdred reduziertes Ferredoxin.

Um das Redoxgleichgewicht aufrechtzuerhalten und die ATP-Produktion zu maximieren, reoxidiert die Amöbe NADH und reduziertes Ferredoxin mithilfe langer Hydrogenasen, die durch eine N-terminale NuoG-Domäne, eine [FeFe]-Hydrogenasedomäne und eine C-terminale CysJ-Domäne gekennzeichnet sind enthält eine NADH-Bindungstasche. Ähnliche Hydrogenasen wurden bei Trichomonas vaginalis (Parabasalia) [60], Stygiella incarcerata [61] und Pygsuia biforma [62] identifiziert. Die phylogenetische Analyse ordnet sie einer Gruppe bakterieller NADH-abhängiger [FeFe]-Hydrogenasen der Gruppe A6 zu (Abb. S2). Es ist möglich, dass es sich bei den langen Hydrogenasen um elektronenkonfurkierende Hydrogenasen handelt, die an der gleichzeitigen Reoxidation von reduziertem Ferredoxin und NADH beteiligt sind. Der für solche Enzyme charakteristische zusätzliche 4Fe-4S-Eisen-Schwefel-Cluster in der Nähe des C-Terminus (oder in der Beta-Untereinheit) [63] wurde jedoch in keiner Hydrogenase von P. schiedti gefunden. Daher ist es wahrscheinlicher, dass sie nur NADH als Elektronendonor verwenden, was die H2-Bildung extrem empfindlich gegenüber dem Wasserstoffpartialdruck machen würde. Dies würde eine zweite Ferredoxin-abhängige Hydrogenase erfordern, um das zytosolische Ferredoxin zu reoxidieren. Ein potenzieller Kandidat ist eine der kurzen Hydrogenasen (Pelo_12595), deren Standort im MRO experimentell noch nachgewiesen werden muss [7]. Es ist auch möglich, dass der größte Teil des Pyruvats im Zytosol durch PNO in Acetyl-CoA umgewandelt wird, ohne dass reduziertes Ferredoxin entsteht. In beiden Fällen sind experimentelle Beweise erforderlich, um die Substrate für diese Hydrogenasen zu ermitteln und das Redoxgleichgewicht aufzuklären, an dem möglicherweise auch die anaeroben Peroxisomen der Amöben beteiligt sind [7].

Eine Reoxidation von NADH durch LDH würde den Anteil an Pyruvat verringern, der für die ATP-Produktion im Zytosol verfügbar ist, und möglicherweise die MRO verhungern lassen. Andererseits erfordert die Reoxidation von NADH durch H2-Bildung einen niedrigen Wasserstoffpartialdruck [63, 64]. Dies könnte erklären, warum Ca. Methanoregula pelomyxae ist aufgrund seiner entscheidenden Rolle als Wasserstofffänger für die Amöbe unverzichtbar. Die mögliche Abhängigkeit von Ca. Methanoregula pelomyxae auf Formiat zur Heterodisulfidreduktion (Abb. 6) ist rätselhaft, insbesondere in Abwesenheit eines Formiattransporters. Eine mögliche Lösung wäre die interne Produktion von Formiat durch eine zweite, F420-abhängige Formiatdehydrogenase, wie sie für Methanoculleus thermophilus (Methanomicrobiales) gezeigt wurde [65]. Es ist ungewiss, ob dies auch für Ca der Fall ist. Methanoregula pelomyxae, da wir zwei Homologe von FdhA, aber nur ein Homolog von FdhB im Genom fanden. Eine weitere Möglichkeit ist die Herstellung von Formiat mithilfe des protonentranslozierenden Formiat-Hydrogenlyase-Komplexes. Das Genom enthält ein Hyf-Operon (METHP_1700-1705), das aus der Hydrogenase und den Membranuntereinheiten des Formiat-Hydrogenlyase-Komplexes besteht. Obwohl wir kein FdhF im Genom identifiziert haben, das mit dem Formiat-Hydrogenlyase-Komplex interagieren würde, könnte es sein, dass die zweite FdhA-Untereinheit an der Formiatproduktion mithilfe des Formiat-Hydrogenlyase-Komplexes beteiligt sein könnte.

Die bakteriellen Mitglieder des Konsortiums, Ca. Vesiculincola pelomyxae und Ca. Syntrophus pelomyxae scheinen keine essentiellen Symbionten zu sein, da sie durch eine Antibiotikabehandlung entfernt werden können, ohne die Lebensfähigkeit des Wirts zu beeinträchtigen (Abb. S1). Ca. Einen interessanten Fall stellt Vesiculincola pelomyxae dar. Seine Stoffwechselkapazität ist sehr begrenzt, dennoch behält es wichtige Wege für die Biosynthese von Zellbestandteilen und die Produktion von ATP über erweiterte Glykolyse bei. Die wichtigsten Endprodukte Acetat, CO2 und H2 sind mit denen der Amöbe identisch (Abb. 4). Bei steigendem H2-Partialdruck beträgt Ca. Vesiculincola pelomyxae müsste NAD über den Rnf-Komplex regenerieren und dabei das auf Kosten von ATP erzeugte Membranpotential nutzen. Das Bakterium besitzt außerdem einen NTT, der möglicherweise an der ATP/ADP-Translokation beteiligt ist. ATP/ADP-Antiporter wurden in verschiedenen parasitären Bakterien und Eukaryoten identifiziert [66,67,68]. Obwohl unklar bleibt, wie die Nukleotide die Wirtsmembran passieren können, sind die Expressionswerte für NTT in der transkriptomischen Analyse höher als die der meisten an der Glykolyse beteiligten Enzyme (Datensatz S3), was darauf hindeutet, dass die vom Wirt erhaltene ATP-Menge möglicherweise höher ist erheblich sein. In diesem Fall ist die Art der Beziehung zwischen Ca. Vesiculincola pelomyxae und sein Wirt sind möglicherweise eher parasitär als kommensal oder wechselseitig. Dies wird auch durch die Beobachtung gestützt, dass dem Bakterium die Fähigkeit zur De-novo-Biosynthese von Aminosäuren und Nukleotiden fehlt, es jedoch über eine große Anzahl von Transportern verfügt, die es ermöglichen, Aminosäuren und Nukleoside vom Wirt aufzunehmen (Abb. 4). Alle diese Ergebnisse zusammengenommen legen nahe, dass Ca. Vesiculincola pelomyxae ist ein intrazellulärer Parasit, dessen Überleben auf seinen Wirt angewiesen ist. Ein interessanter Aspekt von Ca. Vesiculincola pelomyxae ist seine Fähigkeit, Bakteroicine zu produzieren. Diese kleinen Peptide, von denen gezeigt wurde, dass sie das Wachstum anderer eng verwandter Bakterien hemmen [69, 70], können dazu dienen, die Besiedlung der Vakuole durch andere Bakterien zu verhindern.

Ca. Syntrophus pelomyxae ist ein typisches syntrophisches Bakterium mit der Fähigkeit, Butyrat und Isovalerat zu Acetat und H2 zu fermentieren. Diese Wege sind thermodynamisch ungünstig, es sei denn, ihre Endprodukte werden in extrem niedrigen Konzentrationen gehalten [49, 50]. Daher leben die meisten Bakterien, die Fettsäuren oder andere Produkte primärer Fermentationen fermentieren, in syntrophischen Assoziationen mit Methanogenen [71, 72], einschließlich Vertretern von Syntrophobacterales [73, 74]. Da Butyrat und Isovalerat nicht als Produkte des Konsortiums vorhergesagt werden, ist die plausibelste Quelle dieser Substrate die äußere Umgebung der Amöbe, die reich an Acetat, Propionat, Butyrat, Isovalerat und anderen Produkten der anaeroben Verdauung sein sollte [75, 76]. Isovalerat und Butyrat können möglicherweise auch von der Amöbe bei der Verdauung von Proteinen produziert werden, die aus phagozytierten Bakterien stammen, da dies eine Quelle für Aminosäuren darstellen würde. Obwohl wir verdaute Bakterien in EM nicht direkt beobachtet haben, ist es sehr wahrscheinlich, dass sich P. schiedti von Bakterien ernährt, da bei anderen Stämmen von P. schiedti phagozytische Vesikel beobachtet wurden [2]. Dementsprechend identifizierten wir zwei im Genom kodierte Lysozym-Gene. Eine weitere Energiequelle für Ca. Syntrophus pelomyxae könnte Succinat sein, das vom MRO von P. schiedti produziert wird. Wir gehen jedoch davon aus, dass das Bakterium Succinat eher für die Biosynthese von Aminosäuren als für die ATP-Synthese verwendet (Abb. 7). Diese Annahme basiert auf dem Fehlen eines typischen Sdh-Komplexes im Genom von Ca. Syntrophus pelomyxae. Wir haben nur ein SdhAB-Operon gefunden, aber es scheint nicht ausgedrückt zu werden (Datensatz 4). Ein ähnliches Operon im Genom von Syntrophobacter fumarioxidans wird während des Wachstums auf Propionat in der Syntrophie mit Methanogenen nicht exprimiert, während die kanonischen SdhABCD-Operons stark exprimiert wurden [71], was auf eine andere, nicht dokumentierte Rolle von SdhAB schließen lässt.

Die Konsortien von P. schiedti und P. palustris sind hinsichtlich des Vorhandenseins eines Methanogens und eines syntrophischen Deltaproteobakteriums [19] recht ähnlich (Abb. S5 und S6), und beide sind im Zytosol lokalisiert. Obwohl wir Ca. Syntrophus pelomyxae ist ein Kommensal, der vom niedrigen Wasserstoffpartialdruck des Methanogens profitiert [21, 48]. Das Vorhandensein ähnlicher Symbionten in einer anderen Pelomyxa-Art lässt darauf schließen, dass er Stoffwechselfunktionen aufweist, die (obwohl nicht wesentlich) die langfristige Fitness verbessern können seines Gastgebers.

Der dritte Partner in den Konsortien der jeweiligen Amöbe ist jedoch unabhängig und in verschiedenen Kompartimenten lokalisiert. Ca. Vesiculincola pelomyxae (Clostridia) bildet Zellaggregate, die in Membranvesikeln lokalisiert sind (Abb. 1C, D), während Rhodococcus sp. (Actinobakterien), die als dritter Symbiont von P. palustris identifiziert wurden, sind Berichten zufolge im Zytosol lokalisiert [19]. Da es auch Berichte über stäbchenförmige Bakterien in P. palustris gibt, die von einer Membran Wirtsursprungs umgeben sind [18], bleibt es möglich, dass P. palustris einen Symbionten beherbergt, der sich in einem Vesikel befindet, aber nicht aggregiert ist. Um die Rolle der Symbionten in den jeweiligen Konsortien besser zu verstehen, wird es notwendig sein, die Diversität der Symbionten in weiteren Pelomyxa-Arten und die Konsistenz der Zusammensetzung der Konsortien in verschiedenen Stämmen derselben Wirtsart zu untersuchen.

Die hier vorgestellte Studie beleuchtet die Wechselwirkungen innerhalb einer komplexen vierteiligen endosymbiotischen Gemeinschaft einer frei lebenden anaeroben Amöbe. Wir zeigen, dass Ca. Vesiculincola pelomyxae ist höchstwahrscheinlich ein Parasit, der von den Stoffwechselprodukten des Wirts profitiert, während das Ca. Syntrophus pelomyxae oxidiert Produkte der anaeroben Verdauung, höchstwahrscheinlich aus der Umwelt, in syntrophischer Verbindung mit dem hydrotrophen Methanogen Ca. Methanoregula pelomyxae. Letzterer ist ein Mutualist, der von den anderen Mitgliedern der Gemeinschaft produziertes H2, Acetat und Formiat abfängt und für die Ermöglichung des fermentativen Stoffwechsels beider Ca unerlässlich ist. Syntrophus polymyxae und die Amöbe. Die Hemmung der Methanogenese führt zum Zusammenbruch des Konsortiums und zum Tod seiner Mitglieder. In dieser Hinsicht ähnelt das Konsortium den syntrophischen Bakteriengemeinschaften, die in anaeroben Fermentern vorkommen [77], und es wurde vermutet, dass dies auch bei P. palustris der Fall ist [19]. Die unter den Mitgliedern des Konsortiums beobachteten Auxotrophien für Aminosäuren und Cofaktoren weisen auf die gemeinsame Nutzung von Nährstoffen und andere potenzielle Wechselwirkungen hin, von denen man annimmt, dass sie zur Stabilität anderer syntrophischer Gemeinschaften unter methanogenen Bedingungen beitragen [78].

Ve.si.cul.in'co.la. L. fem. N. Vesikel, eine kleine Blase; L. mask. N. incola, Einwohner; NL mas. N. Vesiculincola, ein Bewohner von Vesikeln.

Die Beschreibung ist dieselbe wie für die Typusart Ca. Vesiculincola pelomyxae.

pe.lo.my'xae. L. fem. schwach. N. Vesikel, eine kleine Blase, Vesikel; L. fem. N. incola, wohnhaft; NL weiblich. N. vesiculincola, Bewohner eines Vesikels. NL Gen. sg. fem. N. pelomyxae, von Pelomyxa, einer Amöbengattung, bezieht sich auf den Wirt.

Kokkoide endosporenbildende Bakterien, die endosymbiotisch in Vesikeln der Gattung Pelomyxa (Archamoebae) vorkommen. Hybridisieren Sie mit der spezifischen Oligonukleotidsonde Rum-P-276 (Tabelle S1). Die Genomzugangsnummer des Typstamms lautet JARLUB000000000. Aufgrund der phylogenomischen Analyse der Familie „Acutalibacteraceae“ (Clostridiales) zugeordnet (Abb. S4).

pe.lo.my'xae. NL Gen. sg. fem. N. pelomyxae, von Pelomyxa, einer Amöbengattung, bezieht sich auf den Wirt.

Stäbchenförmige Bakterien, die endosymbiotisch im Zytoplasma der Gattung Pelomyxa (Archamöben) vorkommen. Hybridisieren Sie mit der spezifischen Oligonukleotidsonde Syn-P-182 (Tabelle S1). Die Genomzugangsnummer des Typstamms lautet JARLUC000000000. Zuordnung zur Gattung Syntrophus (Deltaproteobacteria) basierend auf der Phylogenie des 16 S rRNA-Gens (Abb. S5).

pe.lo.my'xae. NL Gen. sg. fem. N. pelomyxae, von Pelomyxa, einer Amöbengattung, bezieht sich auf den Wirt.

Schlanke, stäbchenförmige Archaeen, die endosymbiotisch im Zytoplasma der Gattung Pelomyxa (Archamoebae) vorkommen. Hybridisieren Sie mit der spezifischen Oligonukleotidsonde Meth-P-972 (Tabelle S1). Die Genomzugangsnummer des Typstamms ist CP121470. Zuordnung zur Gattung Methanoregula (Methanomicrobiales) basierend auf der Phylogenie des 16 S rRNA-Gens (Abb. S6).

Die Sequenzdaten wurden in GenBank, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank, Datenbanken unter National Center for Biotechnology Information (NCBI) BioProject PRJNA672820 hinterlegt. Die Rohdaten der Transkriptomsequenzierung wurden im Sequence Read Archive (SRA) hinterlegt, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra (Zugangsnummern SRR23919866– SRR23919877). Die Gerüste, die dem Entwurfsgenom von „Ca. Vesiculincola pelomyxae“, Entwurf des Genoms von „Ca. Syntrophus pelomyxae“ und Entwurf des Genoms von „Ca. Methanoregula pelomyxae“ wurden in der NCBI-Genomdatenbank https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome (Zugangsnummern JARLUB000000000, JARLUC000000000 bzw. CP121470) hinterlegt.

Pánek T, Zadrobílková E, Walker G, Brown MW, Gentekaki E, Hroudová M, et al. Die erste Multigenanalyse von Archamoebae (Amoebozoa: Conosa) enthüllt eindeutig deren Phylogenie und zeigt, dass Entamoebidae eine tiefe Abstammungslinie der Gruppe darstellt. Mol Phylogenetics Evol. 2016;98:41–51.

Artikel Google Scholar

Zadrobílková E, Walker G, Čepička I. Morphologische und molekulare Beweise belegen eine enge Beziehung zwischen den frei lebenden Archamoebae Mastigella und Pelomyxa. Protist. 2015;166:14–41.

Artikel PubMed Google Scholar

Ptačkova E, Kostygov AY, Chistyakova LV, Falteisek L, Frolov AO, Patterson DJ, et al. Evolution von Archamoebae: morphologische und molekulare Beweise für Herzbionten, einschließlich Rhizomastix, Entamoeba, Iodamoeba und Endolimax. Protist. 2013;164:380–410.

Artikel PubMed Google Scholar

Walker G, Zadrobílková E, Cepicka I. Archamoebae. In: Archibald JM, Simpson AGB, Slamovits CH (Hrsg.). Handbuch der Protisten. 2. Aufl. Springer International Publishing; 2017. S. 1349–403.

Griffin JL. Feinstruktur und taxonomische Position des Riesenamöboid-Flagellats Pelomyxa palustris. J Protozool. 1988;35:300–15.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Seravin LN, Gudkov AV. Zytoplasmatische mikrokörperartige Körnchen der Amöbe Pelomyxa palustris. Tsitologie. 1987;29:600–3.

Google Scholar

Záhonová K, Treitli SC, Le T, Škodová-Sveráková I, Hanousková P, Čepička I, et al. Anaerobe Derivate von Mitochondrien und Peroxisomen in der frei lebenden Amöbe Pelomyxa schiedti, entdeckt durch Einzelzellgenomik. BMC Biol. 2022; 20:56.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Chistyakova LV, Frolov AO. Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchung von Pelomyxa stagnalis sp. N. (Archamöben, Pelobiontida). Zellgewebebiol. 2011;5:90–97.

Artikel Google Scholar

Chistyakova L, Berdieva M, Goodkov A, Frolov A. Pelomyxa donuta sp. Nov. (Archamoebea, Pelobiontida) mit einer ungewöhnlichen Kern-Glykogen-Assoziation. J Eukaryoten-Mikrobiol. 2022;69:e12889.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Frolov AO, Chystjakova LV, Goodkov AV. Ein neuer pelobiontischer Protist Pelomyxa Corona sp. n. (Peloflagellatea, Pelobiontida). Protisten. 2004;3:233–41.

Google Scholar

Frolov AO, Chistiakova LV, Malysheva MN, Gudkov AV. Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchung von Pelomyxa prima (Gruber, 1884) (Peloflagellatea, Pelobiontida). Tsitologie. 2005;47:89–98.

CAS PubMed Google Scholar

Greeff R. Pelomyxa palustris (Pelobius), ein amöberartiger organismus des süssen wassers. Arch für mikroskopische Anat. 1874;10:51–73.

Artikel Google Scholar

Leiner M, Bohwmick DK. On Pelomyxa palustris Greeff. Z Mikros Anat Forsch. 1967;77:529–52.

CAS Google Scholar

Chapman-Andresen C. Biologie der großen Amöben. Annu Rev Microbiol. 1971;25:27–48.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

van Bruggen JJA, Stumm CK, Vogels GD. Symbiose methanogener Bakterien und sapropelischer Protozoen. Arch Microbiol. 1983;136:89–95.

Artikel Google Scholar

Bruggen JJAV, Rens GLMV, Geertman EJM, Zwart KB, Stumm CK, Vogels GD. Isolierung eines methanogenen Endosymbionten der Sapropelamöbe Pelomyxa palustris Greeff. J Protosole. 1988;35:20–23.

Artikel Google Scholar

Allen KD, White RH. Identifizierung der radikalen SAM-Enzyme, die an der Biosynthese von Methanopterin und Coenzym F420 in Methanogenen beteiligt sind. Methoden Enzymol. 2018;606:461–83.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Whatley JM. Bakterien und Kerne in Pelomyxa palustris: Kommentare zur Theorie der seriellen Endosymbiose. N. Phytol. 1976;76:111–20.

Artikel Google Scholar

Gutiérrez G, Chistyakova LV, Villalobo E, Kostygov AY, Frolov AO. Identifizierung von Pelomyxa palustris-Endosymbionten. Protist. 2017;168:408–24.

Artikel PubMed Google Scholar

Franchi O, Rosenkranz F, Chamy R. Wichtige mikrobielle Populationen, die am anaeroben Abbau von Phenol und p-Kresol unter Verwendung verschiedener Inokula beteiligt sind. Electron J Biotechnol. 2018;35:33–38.

Artikel CAS Google Scholar

Qiu YL, Hanada S, Ohashi A, Harada H, Kamagata Y, Sekiguchi Y. Syntrophorhabdus aromaticivorans gen. Nov., sp. nov., der erste kultivierte Anaerobier, der in der Lage ist, Phenol in obligaten syntrophischen Assoziationen mit einem hydrotrophen Methanogen zu Acetat abzubauen. Appl Environ Microbiol. 2008;74:2051–8.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sonneborn TM. Methoden der allgemeinen Biologie und Genetik von Paramecium aurelia. J Exp Zool. 1950;113:87–147.

Artikel Google Scholar

Trager W. Die Kultivierung eines Cellulose verdauenden Flagellaten, Trichomonas termopsidis, und bestimmter anderer Termiten-Protozoen. Biol Bull. 1934;66:182–90.

Artikel Google Scholar

Ludwig W., Strunk O., Westram R., Richter L., Meier H., Yadhukumar, et al. ARB: eine Softwareumgebung für Sequenzdaten. Nukleinsäuren Res. 2004;32:1363–71.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Quast C, Pruesse E, Yilmaz P, Gerken J, Schweer T, Yarza P, et al. Das SILVA-Ribosomal-RNA-Gendatenbankprojekt: verbesserte Datenverarbeitung und webbasierte Tools. Nukleinsäuren Res. 2013;41:D590–D596.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Manz W, Amann R, Ludwig W, Wagner M, Schleifer KH. Phylogenetische Oligodesoxynukleotidsonden für die wichtigsten Unterklassen von Proteobakterien: Probleme und Lösungen. Syst Appl Microbiol. 1992;15:593–600.

Artikel Google Scholar

Picelli S, Faridani OR, Björklund AK, Winberg G, Sagasser S, Sandberg R. Vollständige RNA-Sequenz aus einzelnen Zellen unter Verwendung von Smart-seq2. Nat-Protokoll. 2014;9:171–81.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wangsanuwat C, Heom KA, Liu E, O'Malley MA, Dey SS. Effiziente und kostengünstige bakterielle mRNA-Sequenzierung aus Proben mit geringem Input durch ribosomale RNA-Depletion. BMC-Genom. 2020;21:717.

Artikel CAS Google Scholar

Bankevich A, Nurk S, Antipov D, Gurevich AA, Dvorkin M, Kulikov AS, et al. SPAdes: ein neuer Genomassemblierungsalgorithmus und seine Anwendungen für die Einzelzellsequenzierung. J Comput Biol. 2012;19:455–77.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Haddad I, Hiller K, Frimmersdorf E, Benkert B, Schomburg D, Jahn D. Eine neue selbstorganisierende, kartenbasierte Analysepipeline für vergleichende Metabolomstudien. Silico Biol. 2009;9:163–78.

Artikel CAS Google Scholar

Parks DH, Imelfort M, Skennerton CT, Hugenholtz P, Tyson GW. CheckM: Beurteilung der Qualität mikrobieller Genome, die aus Isolaten, Einzelzellen und Metagenomen gewonnen wurden. Genomres. 2015;25:1043–55.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Seemann T. Prokka: Schnelle Annotation des prokaryotischen Genoms. Bioinformatik. 2014;30:2068–9.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Cantalapiedra CP, Hern̗andez-Plaza A, Letunic I, Bork P, Huerta-Cepas J. eggNOG-mapper v2: funktionale Annotation, Orthologiezuweisungen und Domänenvorhersage auf der metagenomischen Skala. Mol Biol Evol. 2021;38:5825–9.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Huerta-Cepas J, Szklarczyk D, Heller D, Hernández-Plaza A, Forslund SK, Cook H, et al. eggNOG 5.0: eine hierarchische, funktionell und phylogenetisch annotierte Orthologie-Ressource basierend auf 5090 Organismen und 2502 Viren. Nukleinsäuren Res. 2019;47:D309–D314.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Belcour A, Frioux C, Aite M, Bretaudeau A, Hildebrand F, Siegel A. Metage2metabo, metabolische Komplementarität im Mikrobiota-Maßstab zur Identifizierung von Schlüsselarten. Elife. 2020;9:e61968.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Karp PD, Midford PE, Billington R, Kothari A, Krummenacker M, Latendresse M, et al. Aktualisierung der Pathway-Tools Version 23.0: Software für Pathway-/Genominformatik und Systembiologie. Kurzes Bioinform. 2021;22:109–26.

Artikel PubMed Google Scholar

Katoh K, Standley DM. MAFFT Multiple Sequence Alignment-Software Version 7: Verbesserungen bei Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Mol Biol Evol. 2013;30:772–80.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Criscuolo A, Gribaldo S. BMGE (Block Mapping and Gathering with Entropy): eine neue Software zur Auswahl phylogenetisch informativer Regionen aus mehreren Sequenz-Alignments. BMC Evol Biol. 2010;10:210.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Nguyen LT, Schmidt HA, von Haeseler A, Minh BQ. IQ-TREE: ein schneller und effektiver stochastischer Algorithmus zur Schätzung von Phylogenien mit maximaler Wahrscheinlichkeit. Mol Biol Evol. 2015;32:268–74.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Chaumeil PA, Mussig AJ, Hugenholtz P, Parks DH. GTDB-Tk: ein Toolkit zur Klassifizierung von Genomen mit der Genome Taxonomy Database. Bioinformatik. 2020;36:1925–7.

Artikel CAS Google Scholar

Parks DH, Chuvochina M, Chaumeil PA, Rinke C, Mussig AJ, Hugenholtz P. Eine vollständige Domänen-zu-Arten-Taxonomie für Bakterien und Archaeen. Nat Biotechnol. 2020;38:1079–86.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bowerman KL, Varelias A, Lachner N, Kuns RD, Hill GR, Hugenholtz P. Die kontinuierliche Exposition gegenüber einem krankheitsassoziierten Darmmikrobiom vor und nach der Transplantation fördert die hyperakute Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit bei Wildtyp-Mäusen. Darmmikroben. 2020;11:754–70.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Liu Y, Leal NA, Sampson EM, Johnson CLV, Havemann GD, Bobik TA. PduL ist eine evolutionär unterschiedliche Phosphotransacylase, die am B12-abhängigen 1,2-Propandiol-Abbau durch Salmonella enterica Serovar Typhimurium LT2 beteiligt ist. J Bakteriol. 2007;189:1589–96.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Pierce E, Xie G, Barabote RD, Saunders E, Han CS, Detter JC, et al. Die vollständige Genomsequenz von Moorella thermoacetica (f. Clostridium thermoaceticum). Umwelt Mikrobiol. 2008;10:2550–73.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Egan M, Dempsey E, Ryan CA, Ross RP, Stanton C. Die Sporobiota des menschlichen Darms. Darmmikroben. 2021;13:1863134.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Van Heel AJ, De Jong A, Song C, Viel JH, Kok J, Kuipers OP. BAGEL4: ein benutzerfreundlicher Webserver zum gründlichen Mining von RiPPs und Bakteriozinen. Nukleinsäuren Res. 2018;46:W278–W281.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Agne M, Estelmann S, Seelmann CS, Kung J, Wilkens D, Koch HG, et al. Das fehlende enzymatische Glied bei der syntrophischen Methanbildung aus Fettsäuren. Proc Natl Acad Sci USA. 2021;118:e2111682118.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Crable BR, Sieber JR, Mao X, Alvarez-Cohen L, Gunsalus R, Loo RRO, et al. Membrankomplexe von Syntrophomonas wolfei, die am syntrophischen Butyratabbau und der Wasserstoffbildung beteiligt sind. Vordere Mikrobiol. 2016;7:1795.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Stams AJM, Plugge CM. Elektronentransfer in syntrophischen Gemeinschaften anaerober Bakterien und Archaeen. Nat Rev Microbiol. 2009;7:568–77.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Stieb M, Schink B. Anaerober Abbau von Isovalerat durch eine definierte methanogene Kokultur. Arch Microbiol. 1986;144:291–5.

Artikel CAS Google Scholar

Plugge CM, Henstra AM, Worm P, Swarts DC, Paulitsch-Fuchs AH, Scholten JCM, et al. Complete genome sequence of Syntrophobacter fumaroxidans strain (MPOBT). Stand Genom Sci. 2012;7:91–106.

Artikel CAS Google Scholar

Darling AE, Mau B, Perna NT. progressiveMauve: multiple Genomausrichtung mit Gengewinn, -verlust und -umlagerung. Plus eins. 2010;5:e11147.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Thauer RK, Kaster AK, Seedorf H, Buckel W, Hedderich R. Methanogene Archaeen: ökologisch relevante Unterschiede in der Energieeinsparung. Nat Rev Microbiol. 2008;6:579–91.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Browne P, Tamaki H, Kyrpides N, Woyke T, Goodwin L, Imachi H, et al. Die genomische Zusammensetzung und Dynamik von Methanomicrobiales sagt eine Anpassung an kontrastierende Umgebungen voraus. ISME J. 2017;11:87–99.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Costa KC, Lie TJ, Xia Q, Leigh JA. VhuD erleichtert den Elektronenfluss von H2 oder Formiat zur Heterodisulfidreduktase in Methanococcus maripaludis. J Bakteriol. 2013;195:5160–5.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bräuer S, Cadillo-Quiroz H, Kyrpides N, Woyke T, Goodwin L, Detter C, et al. Das Genom von Methanoregula boonei 6A8 zeigt Anpassungen an oligotrophe Moorumgebungen. Mikrobiologie. 2015;161:1572–81.

Artikel PubMed Google Scholar

Bräuer SL, Cadillo-Quiroz H, Ward RJ, Yavitt JB, Zinder SH. Methanoregula boonei gen. Nov., sp. nov., ein saures Methanogen, das aus einem sauren Torfmoor isoliert wurde. Int J Syst Evol Microbiol. 2011;61:45–52.

Artikel PubMed Google Scholar

Welander PV, Metcalf WW. Der Verlust des mtr-Operons in Methanosarcina blockiert das Wachstum auf Methanol, nicht jedoch die Methanogenese, und offenbart einen unbekannten methanogenen Weg. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102:10664–9.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zárský V, Klimes V, Pačes J, Vlček Č, Hradilova M, Benes V, et al. Das Genom von Mastigamoeba balamuthi und die Natur des frei lebenden Vorfahren von Entamoeba. Mol Biol Evol. 2021;38:2240–59.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Carlton JM, Hirt RP, Silva JC, Delcher AL, Schatz M, Zhao Q, et al. Entwurf einer Genomsequenz des sexuell übertragbaren Erregers Trichomonas vaginalis. Wissenschaft. 2007;315:207–12.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Leger MM, Eme L, Hug LA, Roger AJ. Neuartige Hydrogenosomen im mikroaerophilen Jakobstier Stygiella incarcerata. Mol Biol Evol. 2016;33:2318–36.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Treppen CW, Eme L, Brown MW, Mutsaers C, Susko E, Dellaire G, et al. Ein SUF-Fe-S-Cluster-Biogenesesystem in den mitochondrienbezogenen Organellen des anaeroben Protisten Pygsuia. Curr Biol. 2014;24:1176–86.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Losey NA, Poudel S, Boyd ES, McInerney MJ. Die Beta-Untereinheit nicht-bifurkierender NADH-abhängiger [FeFe]-Hydrogenasen unterscheidet sich von denen multimerer elektronenbifurkierender [FeFe]-Hydrogenasen. Vordere Mikrobiol. 2020;11:1109.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Song Y, Pfeiffer F, Radek R, Hearne C, Herv V, Brune A. Vergleichende Analyse von Brucepastera parasyntrophica gen. Nov., sp. Nov. und Teretinema zuelzerae gen. Nov., Kamm. Nov. (Treponemataceae) zeigt die Bedeutung des Wasserstofftransfers zwischen den Arten im Energiestoffwechsel von Spirochäten. Appl Environ Microbiol. 2022;88:e00503–22.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Halim MFA, Day LA, Costa KC. Formiatabhängige Heterodisulfidreduktion in einem Methanomicrobiales-Archaeon. Appl Environ Microbiol. 2021;87:e02698–20.

PubMed PubMed Central Google Scholar

Heinz E, Hacker C, Dean P, Mifsud J, Goldberg AV, Williams TA, et al. In der Plasmamembran lokalisierte Purinnukleotid-Transportproteine ​​sind Schlüsselkomponenten für die Ausbeutung des Wirts durch mikrosporidische intrazelluläre Parasiten. PLoS Pathog. 2014;10:e1004547.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Audia JP, Winkler HH. Untersuchung der fünf Rickettsia prowazekii-Proteine, die als ATP/ADP-Translokasen (Tlc) bezeichnet werden: Nur Tlc1 transportiert ATP/ADP, während Tlc4 und Tlc5 andere Ribonukleotide transportieren. J Bakteriol. 2006;188:6261–8.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Haferkamp I, Schmitz-Esser S, Wagner M, Neigel N, Horn M, Neuhaus HE. Den Nukleotidpool des Wirts erschließen: neue Nukleotidträgerproteine ​​von Protochlamydia amoebophila. Mol Mikrobiol. 2006;60:1534–45.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cotter PD, Ross RP, Hill C. Bakteriozine – eine praktikable Alternative zu Antibiotika? Nat Rev Microbiol. 2012;11:95–105.

Artikel PubMed Google Scholar

Cotter PD, Hill C, Ross RP. Bakteriozine: Entwicklung einer angeborenen Immunität gegen Nahrungsmittel. Nat Rev Microbiol. 2005;3:777–88.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Sedano-Núñez VT, Boeren S, Stams AJM, Plugge CM. Vergleichende Proteomanalyse des Propionatabbaus durch Syntrophobacter fumaroxidans in Reinkultur und in Kokultur mit Methanogenen. Umwelt Mikrobiol. 2018;20:1842–56.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Van Kuijk BLM, Stams AJM. Sulfatreduktion durch ein syntrophisches Propionat-oxidierendes Bakterium. Antonie van Leeuwenhoek. 1995;68:293–6.

Artikel PubMed Google Scholar

McInerney MJ, Rohlin L, Mouttaki H, Kim U, Krupp RS, Rios-Hernandez L, et al. Das Genom von Syntrophus aciditrophicus: Leben an der thermodynamischen Grenze des mikrobiellen Wachstums. Proc Natl Acad Sci USA. 2007;104:7600–5.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Chen YT, Zeng Y, Li J, Zhao XY, Yi Y, Gou M, et al. Neuartige syntrophische Isovalerat-abbauende Bakterien und ihre energetische Zusammenarbeit mit Methanogenen in methanogenen Chemostatika. Umwelt-Sci-Technol. 2020;54:9618–28.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Li YY-, Noike T. Verbesserung der anaeroben Vergärung von Abfallbelebtschlamm durch thermische Vorbehandlung. Wasserwissenschaftstechnologie. 1992;26:857–66.

Artikel CAS Google Scholar

Wang Q, Kuninobu M, Ogawa HI, Kato Y. Abbau flüchtiger Fettsäuren bei hocheffizienter anaerober Verdauung. Biomasse Bioenergie. 1999;16:407–16.

Artikel CAS Google Scholar

Hao L, Michaelsen TY, Singleton CM, Dottorini G, Kirkegaard RH, Albertsen M, et al. Neuartige syntrophische Bakterien in anaeroben Fermentern im Originalmaßstab, entdeckt durch genomzentrierte Metatranskriptomik. ISME J. 2020;14:906–18.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hubalek V, Buck M, Tan B, Foght J, Wendeberg A, Berry D, et al. Vitamin- und Aminosäure-Auxotrophie in anaeroben Konsortien, die unter methanogenen Bedingungen arbeiten. mSystems. 2017;2. https://doi.org/10.1128/msystems.00038-17.

Referenzen herunterladen

Dieses Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (Fördervereinbarung Nr. 771592 an VH) und vom Ministerium für Bildung, Jugend und Sport (MEYS) der Tschechischen Republik gefördert ( CR) im Zentrum für Erforschung der Pathogenität und Virulenz von Parasiten (Projekt Nr. CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000759) und von der Tschechischen Wissenschaftsstiftung (Projekt Nr. 23-06004 S an IČ). Wir danken der Imaging Methods Core Facility am BIOCEV, die von MEYS CR (Großes RI-Projekt LM2018129 Czech-BioImaging) und EFRE (Projekt Nr. CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001775 und CZ.02.1.01/) unterstützt wird. 0.0/0.0/18_046/0016045) für ihre Unterstützung bei der Beschaffung von Bilddaten. Transmissionselektronenmikroskopische Beobachtungen wurden in der Kerneinrichtung für Bildgebungsmethoden der Biologieabteilung der Naturwissenschaftlichen Fakultät – Viničná durchgeführt. Die Rechenressourcen wurden vom Projekt „e-Infrastruktura CZ“ (e-INFRA LM2018140) bereitgestellt, das von der MYES CR unterstützt wird. Die Autoren danken Prof. Dr. Bernhard Schink für die Überprüfung der Etymologie taxonomischer Namen und Prof. Dr. Ivan Hrdý für die fruchtbaren Diskussionen über Hydrogenasen.

Abteilung für Parasitologie, Fakultät für Naturwissenschaften, Karlsuniversität, BIOCEV, Průmyslova 595, 252 42, Vestec, Tschechische Republik

Sebastian C. Treitli & Vladimir Hampl

Abteilung für Zoologie, Fakultät für Naturwissenschaften, Karlsuniversität, Viničná 7, 128 00, Prag 2, Tschechische Republik

Pavla Hanousková & Ivan Čepička

Abteilung für Genombiologie, Europäisches Labor für Molekularbiologie (EMBL), Heidelberg, Deutschland

Vladimir Beneš

AG Insektendarmmikrobiologie und Symbiose, Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg, Deutschland

Andreas Brune

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

SCT: Konzeptualisierung, Genom-Binning, FISH, Genom-Annotation, Transkriptom-Sequenzierung, Schreiben – Überprüfen und Bearbeiten. PH: Elektronenmikroskopische Untersuchungen. VB: Transkriptomsequenzierung und Bibliotheksvorbereitung. AB: Genomannotation, Schreiben – Überprüfen und Bearbeiten. IČ: Zellkultivierung, Schreiben – Überprüfen und Bearbeiten. VH: Konzeption, Finanzierungseinwerbung, Betreuung, Schreiben – Begutachten und Lektorieren.

Korrespondenz mit Sebastian C. Treitli oder Vladimír Hampl.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Treitli, SC, Hanousková, P., Beneš, V. et al. Die hydrogenotrophe Methanogenese ist der Schlüsselprozess im obligat syntrophischen Konsortium der anaeroben Amöbe Pelomyxa schiedti. ISME J (2023). https://doi.org/10.1038/s41396-023-01499-6

Zitat herunterladen

Eingegangen: 26. April 2023

Überarbeitet: 15. August 2023

Angenommen: 17. August 2023

Veröffentlicht: 26. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41396-023-01499-6

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt