Кадников В. В., Ивасенко Д. А., Белецкий А. В., Марданов А. В., Данилова Э. В. и др. Новая некультивируемая бактерия семейства GALLIONELLACEAE, ‒ описание и реконструкция генома на основе анализа метагенома микробного сообщества кислых шахтных вод


 
Журнал: Микробиология   Номер: 4      Том: 85      Год: 2016

     Дренажные воды отходов добычи металлов часто характеризуются низким рН вследствие окисления остаточных сульфидов и высоким содержанием растворенных металлов. Экстремальные условия таких экосистем ограничивают разнообразие обитающих в них микроорганизмов. Мы исследовали микробное сообщество дренажных вод (температура 6.5°С, pH 2.65) в открытом карьере добычи полиметаллических руд на месторождении Шерловая гора в Забайкалье методами метагеномики. В результате секвенирования метагенома микробное сообщество охарактеризовано на таксономическом и функциональном уровне. Более 80% микроорганизмов представлено одной некультивируемой линией, представляющей новый вид бета-протеобактерий рода Gallionella. Среди культивируемых представителей семейства Gallionellaceae нет ацидофилов, но сходные последовательности генов 16S рРНК были детектированы в кислых шахтных дренажах. Минорными компонентами сообщества являются бактерии родов Thiobacillus, Acidobacterium, Acidisphaera и Acidithiobacillus, характерные для кислых шахтных дренажей. На основе метагеномных данных определен имеющий размер 3.4 млн. нт почти полный композитный геном бактерии этой новой линии, описанной нами как Candidatus Gallionella acididurans ShG14-8. Анализ генома показал, что окисление Fe(II), вероятно, осуществляется с участием цитохромов, локализованных на внешней мембране клеток. Электрон-транспортная цепь включает NADH-дегидрогеназу, цитохром bc1 комплекс, альтернативный
комплекс III, и цитохром-оксидазы bd, cbb3, и bo3 типа. Окисление восстановленных соединений серы может осуществляться с участием Sox системы, сульфид-хинон оксидоредуктазы, аденилсульфат  редуктазы  и сульфатаденилтрансферазы. Имеются гены, необходимые для автотрофной фиксации углерода в цикле Кальвина, но пути фиксации азота отсутствует. Устойчивость к тяжелым металлам может обеспечиваться за счет наличия большого числа транспортеров металлов RND семейства и АТФаз Р-типа. Новый микроорганизм является аэробным хемолитоавтотрофом, представляющим группу психротолерантных железо- и серо- окисляющих ацидофилов семейства Gallionellaceae, распространенных в кислых шахтных дренажах.

Ключевые слова: кислые шахтные воды, метагеном, окисление железа, Gallionella.