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Jun 12, 2023

비교 연구를 통해 아열대 주변 바다에서 원핵생물과 진핵생물의 양성자 펌프 로돕신의 상대적인 중요성이 밝혀졌습니다.

ISME 커뮤니케이션 3권, 기사 번호: 79(2023) 이 기사 인용 262 액세스 4 Altmetric Metrics 세부 정보 해양 미생물의 양성자 펌프 로돕신(PPR)은 태양 에너지를 다음으로 변환할 수 있습니다.

ISME 커뮤니케이션 3권, 기사 번호: 79(2023) 이 기사 인용

262 액세스

4 알트메트릭

측정항목 세부정보

해양 미생물의 양성자 펌프 로돕신(PPR)은 태양 에너지를 생물학적으로 이용 가능한 화학 에너지로 변환할 수 있습니다. 세균성 PPR은 광범위하게 연구된 반면, 미세진핵생물의 대응물은 덜 연구되었으며 두 그룹의 상대적인 중요성은 제대로 이해되지 않았습니다. 여기에서 우리는 전체 조립 메타전사체의 서열을 분석하고 남중국해 북부의 대륙붕과 경사지에서 미생물 진핵생물과 원핵생물에서 PPR의 다양성과 발현 역학을 조사했습니다. 데이터에 따르면 전체 PPR 전사 풀은 Proteorhodopsins과 Xanthorhodopsins에 의해 지배되고 Bacteriorhodopsin 유사 단백질이 뒤를 잇는 것으로 나타났습니다. PPR unigene의 수와 발현 수준 모두에서 원핵 생물이 지배적으로 기여했지만 대륙 경사면에서는 미세 진핵 생물과 원핵 생물이 전사에서 유사하게 기여했습니다. 풍부. 더욱이, 진핵생물의 PPR은 주로 와편모충류에 의해 발생하며 영양분 농도와 유의미한 상관관계를 보여줍니다. 녹색광 흡수 PPR은 주로 선반 스테이션의 표면층에서 3μm 이상의 유기체(미세 진핵생물 및 관련 박테리아 포함)에 분포한 반면, 청색광 흡수 PPR은 두 연구 모두에서 3μm 미만(주로 박테리아) 공동체를 지배했습니다. 특히 슬로프 스테이션의 더 깊은 층에 있는 사이트입니다. 우리의 연구는 아열대 주변 바다에서 원핵생물과 진핵생물에 대한 비교 PPR 유전자형과 발현 환경을 묘사하여 해양 미생물 간의 틈새 분화와 적응에서 PPR의 역할을 제안합니다.

로돕신은 이제 생명의 세 가지 영역 모두에서 알려져 있습니다. 가장 잘 알려진 것은 동물 눈의 시력을 담당하는 감각 로돕신입니다. 기능적으로 더욱 다양한 로돕신이 미생물 유기체(미생물 로돕신)에서 발생합니다[1]. 미생물 로돕신의 최초 발견은 Halobacterium halobium의 로돕신이 양성자 또는 염화물 펌프로 특성화되었던 1970년대로 거슬러 올라갑니다[2,3,4]. 20년 간의 정지 기간 이후, SAR86 계통군[5]과 해양 표층의 많은 다른 박테리아에서 미생물 로돕신의 하위 계열인 양성자 펌프 로돕신(PPR)이 발견되면서 미생물 로돕신에 대한 관심이 다시 불붙었습니다. PPR은 세포질에서 양성자를 세포외로 펌핑하고 ATP 생산을 촉진하는 힘이 있는 양성자 구배를 생성합니다[6]. 이러한 광에너지를 포획하는 로돕신은 해양 광광대에 있는 작은 크기 입자(<0.8 μm)의 48%에서 발생하거나[7, 8] 해양 표층에 사는 박테리아의 13~70%에서 발생하는 것으로 널리 보고되었습니다[9, 10] . 현재 그들은 수생계(해양 및 담수계 포함)부터 강하계까지[11], 열대 지방[12]에서 극지방까지[13, 14], 그리고 분류학적으로 거대 해양계까지 전 세계적으로 풍부하게 분포하는 것으로 알려져 있습니다. 바이러스 및 진균 유기체 [2, 14,15,16]에서 진핵 미생물 [17, 18]까지.

지금까지 기록된 대부분의 양성자 펌프 미생물 로돕신은 외부 양성자 펌프로서 세포에서 ATP를 생성하는 기능을 하지만 내부 양성자 펌프 로돕신(예: 제노로돕신 및 스키조로돕신)도 보고되었습니다[19,20,21]. 이러한 이유와 간결함을 위해 여기서는 PPR이라는 용어를 사용하여 본 연구의 초점인 외부 양성자 펌프 로돕신으로 밝혀진 미생물 로돕신을 설명합니다. 지금까지 발견된 PPR에는 프로테오로돕신(PR) [22,23,24], 박테리오로돕신(BR) [25], 크산토르로돕신(XR) [26, 27], 엑시구오박테리움 로돕신(ESR) [28] 및 악티노로돕신(ActR) [29 ]. 위에서 언급한 바와 같이, PPR은 막 전위를 과분극화할 수 있으며, 이는 ATP를 합성하여 PPR 함유 미생물에 도움이 될 수 있습니다[30]. 그러나 다양한 PPR이 영양이 부족한 환경에서 운반 미생물의 성장이나 생존을 촉진한다는 연구 결과가 일반적으로 나타났음에도 불구하고 다양한 PPR의 생태학적 역할은 완전히 명확하지 않습니다[24, 31]. 와편모충류에서 PPR은 음식이나 영양소가 제한되거나 빛이 제한된 조건에서 성장을 지원하기 위해 에너지를 제공할 수 있습니다[32, 33]. 규조류에서 PPR은 철분 제한에 대처하는 것과 관련이 있습니다[18].