Три морских вида рода Fulvivirga, богатые источники углеводов.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6301 (2023) Цитировать эту статью

642 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Bacteroidota — это группа морских деградаторов полисахаридов, которые играют решающую роль в углеродном цикле в морских экосистемах. В этом исследовании было предложено три новых штамма планирующих растений, обозначенных как SS9-22T, W9P-11T и SW1-E11T, выделенных из водорослей и гниющей древесины, которые представляют три новых вида рода Fulvivirga. На основе полногеномного секвенирования мы идентифицировали большое количество генов, кодирующих углеводоактивные ферменты, которые потенциально участвуют в деградации полисахаридов. Сходство последовательностей 16S рРНК у них составило 94,4–97,2%, а с существующими видами рода Fulvivirga – 93,1–99,8%. Полные геномы штаммов SS9-22T, W9P-11T и SW1-E11T содержали одну кольцевую хромосому размером 6,98, 6,52 и 6,39 Мб соответственно; содержание GC составило 41,9%, 39,0% и 38,1% соответственно. Средняя идентичность нуклеотидов и значения цифровой гибридизации ДНК-ДНК с представителями рода Fulvivirga, включая изоляты, находились в диапазоне 68,9–85,4% и 17,1–29,7% соответственно, что является низким показателем для предложения новых видов. Геномный анализ в трех геномах выявил сотни углевод-активных ферментов (CAZymes), охватывающих до 93 семейств CAZyme и 58–70 кластеров генов CAZyme, что превышает количество генов, присутствующих у других видов рода Fulvivirga. Полисахариды альгината, хитина, ламинарина, крахмала и ксилана были разложены in vitro, что подчеркивает, что эти три штамма являются богатыми источниками CAZymes деградаторов полисахаридов для биотехнологических применений. Фенотипические, биохимические, хемотаксономические и геномные характеристики подтвердили предположение о трех новых видах рода Fulvivirga, для которых названия Fulvivirga ulvae sp. ноябрь (SS9-22T = KCTC 82072T = GDMCC 1.2804T), Fulvivirga ligni sp. ноябрь (W9P-11T = KCTC 72992T = GDMCC 1.2803T) и Fulvivirga maritima sp. ноябрь (SW1-E11T = KCTC 72832T = GDMCC 1.2802T).

Деградация морских полисахаридов гетеротрофными бактериями играет важную роль в углеродном цикле1,2. Полисахариды представляют собой длинноцепочечные полимерные углеводные молекулы, построенные гликозидными связями, соединяющими моносахаридные звенья3. В морской среде морские водоросли являются одним из основных производителей полисахаридов в глобальном масштабе. Красные водоросли, такие как Eucheuma sp.4 и Polyneura sp.5,6, содержат агар, каррагинан, маннан и ксилан. Зеленые водоросли, такие как Chlamydomonas sp.7, Chlorella sp. и Ulva sp.8,9, содержат целлюлозу, сульфатированные галактаны, ульван и ксилан. Бурые водоросли, такие как Ascophyllum sp., Fucus sp.10 и Laminaria sp.11, содержат альгинат, фукоидан и ламинарин. Диатомовые водоросли, такие как Tetraselmis sp.12, содержат арабиногалактан, фукозосодержащие сульфатированные полисахариды, маннан и галактуронан13. В морских полисахаридах гликановый остов обычно содержит замены метильной группы14, пирувата15 и сульфата16, позволяющие морским организмам адаптироваться к морским условиям17,18. Морские гетеротрофные бактерии обладают различными ферментами для переваривания этих полисахаридов путем разрыва гликозидных связей и преобразования соединений с высокой молекулярной массой в соединения с более низкой молекулярной массой19. Такое производство и биоразложение полисахаридов считается критическим этапом углеродного цикла в морских экосистемах13,20,21. С другой стороны, водорослевые олигосахариды имеют множество потенциальных применений в функциональном питании, биомедицине и косметике22, а также в биотопливной и целлюлозной промышленности23,24. Например, было продемонстрировано, что ламинарин и олигосахариды ламинарина обладают различной биологической активностью, включая антиоксидантное, противоопухолевое и пребиотическое действие, а также способствуют иммуномодулирующему механизму25. Кроме того, альгинат и производные от него олигосахариды также обладают сходной активностью, такой как противомикробная, антигипертензивная, антикоагулянтная и противодиабетическая активность26,27. Соответственно, растет спрос на биопроизводство олигосахаридов водорослей. Поэтому важно идентифицировать новые микроорганизмы, разлагающие полисахариды.