ВКР: Таксономия и метаболизм Thiothrix litoralis sp.nov. AS

РЕФЕРАТ
THIOTHRIX LITORALIS SP. NOV. AS, СЕРОБАКТЕРИИ, АНАЛИЗ ГЕНОМА, ДИССИМИЛЯЦИОННЫЙ СЕРНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ, ЦИКЛ КАЛЬВИНА
Расширены представления о таксономическом разнообразии нитчатых пресноводных серобактерий рода Thiothrix. До наших исследований род Thiothrix содержал семь валидно описанных видов – пять видов были получены в чистых культурах, T. nivea, T. fructosivorans, T. unzii, T. caldifontis и T. lacustris, а также два вида в статусе Candidatus, Candidatus Thiothrix moscowensis и Candidatus Thiothrix singaporensis.
В ходе данной работы на основании полифазного анализа был описан новый вид в составе рода Thiothrix, Thiothrix litoralis sp.nov. AS.
Получен полный геномный сиквенс T. litoralis sp.nov. AS (GCF_017901135.1). Филогенетический анализ и анализ генома показали, что значения ANI и dDDH с ближайшими филогенетическими соседями составили 92.3 – 94,0% и 46,3 – 56,2%, соответственно, что ниже границы раздела видов 95%, что позволило доказать таксономическую самостоятельность нового вида, Thiothrix, Thiothrix litoralissp.nov. AS.
Биоинформатический анализ генома и верификация геномных данных позволили выявить метаболические пути диссимиляционного превращения соединений серы, азота, а также путь ассимиляции СО₂.
Выявлены гены ключевых ферментов цикла Кальвина. Установлено, что T. litoralis sp.nov. AS способен к автотрофному росту за счет функционирования цикла Кальвина. Определен тип рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы: она представлена тремя типами (IAc, IAq и II).
Были выявлены гены диссимиляционного серного метаболизма у Thiothrix litoralis sp.nov. AS(soxAXYZB, soeABC, sqrFB, fccAB, dsrABCEFHLMKJOPN) и показано, что AS способен к литотрофному росту в присутствии восстановленных соединений серы.








ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Характеристика рода Thiothrix
1.2. Метаболизм восстановленных соединений серы
1.2.1. Окисление сульфида до элементной серы
1.2.2. Окисление элементной серы
1.2.3. Окисление сульфита
1.2.4. Окисление тиосульфата
1.3. Экология
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОБЗОРУ ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.2.1. Объекты и источник выделения
2.2.2. Питательные среды
2.2.3. Определение чистоты культуры бактерий
2.2.4. Получение клеточной суспензии и ферментных экстрактов
2.2.5. Методы определения продуктов превращения соединений серы
2.2.6. Методы определения активности ферментов, участвующих в превращениях восстановленных соединений серы
2.2.7. Определение активности фосфорибулокиназы и карбоангидразы
2.2.8. Метод определения жирных кислот
2.2.9. Биоинформатический и филогенетический анализ
2.2.10. Статистическая обработка результатов
2.3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.3.1. Условия обитания AS
2.3.2. Особенности морфологии Thiothrix sp. AS
2.3.3. Анализ генома изолята AS
2.3.4. Филогенетический анализ
2.3.5. Расчет средней нуклеотидной идентичности (ANI) и цифровой ДНК-ДНК гибридизации (dDDH)
2.3.6 Фенотипические и культуральные свойства
2.3.7. Динамика окисления тиосульфата и анализ продуктов
2.3.8. Анализ генов некоторых центральных метаболических путей
2.3.8.1. Гены диссимиляционного серного метаболизма
2.3.8.2. Гены цикла Кальвина
2.3.8.3. Гены диссимиляционного азотного метаболизма
2.3.9. Верификация геномных данных
2.3.9.1. Способность к литоавтотрофному росту Thiothrix litоralis sp.nov. AS
2.3.9.2. Определение активности ферментов цикла Кальвина49
2.3.9.3. Определение активности ферментов, участвующих в окислении соединений серы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
SQR - Сульфид/хиноноксидоредуктаза
FCSD - Флавоцитохром-с-сульфиддегидрогеназа
GSH - Глутатион
SDO - Серодиоксигеназа
TTST - Тиолсульфуртрансфераза
GSSH - Персульфид
DSR – Диссимиляционная сульфитредуктаза
APS - Аденозин-5'-фосфосульфата
AMP- Аденозинмонофосфат
ANI - Средняя нуклеотидная идентичность
dDDH – Цифровая ДНК-ДНК-гибридизация
rRNA - Рибосомная рибонуклеиновая кислота
КА – Карбоангидраза
РБФК – Рибулозобисфосфаткарбоксилаза
ФРК – Фосфорибулокиназа

ВВЕДЕНИЕ

Название «бесцветные серные бактерии» использовалось со времен Виноградского для обозначения прокариот, которые либо способны, либо считаются способными использовать восстановленные соединения серы (например, сульфид, серу и органические сульфиды) в качестве источников энергия для роста. Сегодня известно, что эта группа включает очень разнородную коллекцию бактерий, многие из которых не имеют филогенетических отношений друг с другом.
Особый интерес к Thiothrix связан с наличием разнообразных систем окисления серных соединений. Род Thiothrix содержит несколько систем взаимопревращения серных соединений с целью получения энергии. К ним относятся неполная SOX-система, прямо