ARMAN (arqueas)

Para o escultor Armand Pierre Fernández ver Arman.

ARMAN (liñaxes acidófilas non cultivadas)

Dominio:	Archaea
Filo:	Euryarchaeota

Os organismos ARMAN (siglas en inglés de Archaeal Richmond Mine Acidophilic Nanoorganisms ou Nanoorganismos Acidófilos Arqueanos da Mina Richmond) son un tipo de arqueas de tamaño diminuto descubertas nunha mina extremadamente ácida situada no norte de California (Mina de Iron Mountain ou Mina Richmond) por Brett Baker no laboratorio de Jill Banfield na Universidade de California, Berkeley. Estes novos grupos de arqueas atopados, que foron denominados ARMAN-1, ARMAN-2 (Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ARMAN-2 ), e ARMAN-3, pasaran indetectados en estudos previos da comunidade de organismos desa mina baseados na PCR porque os ARMANs teñen varias faltas de correspondencia cos cebadores ou primers normalmente usados nas PCR para os xenes do ARNr 16S. Posteriormente, Baker et al.^[1] detectáronos noutro estudo utilizando unha secuenciación polo método da escopeta (shotgun) da comunidade. Os tres grupos de ARMAN representan tres liñaxes únicas que son ramas moi iniciais dentro da árbore das arqueas Euryarchaeota. Os seus xenes de ARNr de 16S presentan diferenzas do 17% entre os tres grupos. Antes do seu descubrimento todas as arqueas que se descubriran na Iron Mountain pertencían á orde Thermoplasmatales (por exemplo, Ferroplasma acidarmanus), que non son ARMAN. Posteriormente foron atopados organismos ARMAN noutras partes do mundo.

Aínda que os tres grupos de ARMAN foron considerados dentro dos Euryarchaeota, unha árbore xenómica máis completa das arqueas asignounos ao novo superfilum DPANN.^[2] Os grupos de ARMAN agora comprenden filos profundamente diverxentes denominados Micrarchaeota e Parvarchaeota.^[3]

Distribución

O exame de diferentes sitios da mina Richmond utilizando sondas de fluorescencia específicas para os grupos ARMAN revelou que están sempre presentes en comunidades asociadas con drenaxes ácidas desa mina, que teñen un pH < 1,5. Son normalmente pouco abundantes (5–25%) na comunidade. Recentemente, atopáronse organismos moi relacionados nun pantano ácido boreal en Finlandia,^[4] e en drenaxes doutras minas en ambientes con condicións extremas como as de Río Tinto, Huelva, España,^[5] e en fontes termais subsuperficiais debilmente alcalinas en Yunohama, Xapón.^[6]

Estrutura celular e ecoloxía

Usando tomografía crioelectrónica fíxose unha ampla caracterización en 3D das células ARMAN non cultivadas nos biofilmes da mina ^[7]. Este estudo revelou que están no menor tamaño límite predito para un ser vivo, entre uns 0,009 µm³ e 0,04 µm³. Tamén se encontrou que, malia o seu tamaño infrecuentemente pequeno, é común atopar máis dun tipo de virus adherido a esas células nos biofilmes. Ademais, as células conteñen como media ~92 ribosomas, mentres que a media nunha bacteria típica como Escherichia coli en cultivo é de ~10.000 ribosomas. Isto suxire que nas células ARMAN hai un número moito máis limitado de metabolitos. Isto formula a cuestión de cales son os requirimentos mínimos para a vida celular.

As reconstrucións tridimensionais das células ARMAN no seu ambiente revelaron que un pequeno número delas se unen a outras arqueas da orde Thermoplasmatales, aínda que a maioría aparecen como de vida libre.^[8] As células ARMAN parece que penetran na parede celular ata chegar ao citoplasma das células das Thermoplasmatales. A natureza desta interacción non está ben determinada. Podería ser un tipo de interacción simbiótica ou parasítica permanente ou transitoria. É posible que as ARMAN tomen deste modo algún tipo de metabolito que non poden producir por elas mesmas.

Xenómica e proteómica

Os xenomas de tres grupos de ARMAN secuenciáronse no DOE Joint Genome Institute en 2006 no Community Sequencing Program (CSP). Estes tres xenomas foron distinguidos dos datos xenómicos de toda a comunidade de organismos utilizando o agrupamento ESOM (Emergent Self-Organizing Map) de sinaturas de ADN de tetranucleótidos.^[9]

O primeiro borrador do Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ARMAN-2 é de só ~1 Mb.^[10] O do ARMAN-2 completouse recentemente utilizando a secuenciación Solexa e 454 doutros biofilmes para cubrir os ocos que quedaran na secuenciación e está preparándose para a súa publicación no NCBI. Os xenomas de ARMAN-4 e ARMAN-5 (tamén de aproximadamente 1 Mb) teñen xenes dun tamaño medio, similares aos de bacterias endosimbióticas ou parasíticas. Isto pode ser a sinatura das súas interaccións interespecíficas con outras arqueas na natureza.^[10] Ademais, a bifurcación na árbore evolutiva destes grupos preto da separación de Euryarchaea e Crenarchaea reflíctese en que comparten moitas características xenéticas de ambos os grupos mencionados. En concreto, teñen moitos xenes que anteriormente só se identificaran nas Crenarchaea. Nos ARMAN é difícil dilucidar moitas das vías metabólicas comúns coñecidas debido ao número infrecuentemente alto de xenes únicos que se identificaron nos seus xenomas.

Descubriuse nos grupos ARMAN 1 e 2 un novo tipo de endonuclease para o splicing de ARNt, implicada no procesamento do ARNt.^[11]) Este encima consta de dúas unidades catalíticas duplicadas e unha unidade estrutural codificada nun só xene, que representa un novo tipo de arquitectura encimática de tres unidades.

Notas

↑ Baker, Brett J.; et al. (2006). "Lineages of Acidophilic Archaea Revealed by Community Genomic Analysis". Science 314 (5807): 1933–1935. PMID 17185602. doi:10.1126/science.1132690.
↑ Rinke, C; Schwientek, P; Sczyrba, A; Ivanova, NN; Anderson, IJ; Cheng, JF; Darling, A; Malfatti, S; Swan, BK; Gies, EA; Dodsworth, JA; Hedlund, BP; Tsiamis, G; Sievert, SM; Liu, WT; Eisen, JA; Hallam, SJ; Kyrpides, NC; Stepanauskas, R; Rubin, EM; Hugenholtz, P; Woyke, T (2013). "Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter". Nature 499 (7459): 431–437. Bibcode:2013Natur.499..431R. PMID 23851394. doi:10.1038/nature12352. hdl:1912/6194.
↑ Castelle, CJ; Wrighton, KC; Thomas, BC; Hug, LA; Brown, CT; Wilkins, MJ; Frischkorn, KR; Tringe, SG; Singh, A; Markillie, LM; Taylor, RC; Williams, KH; Banfield, JF (2015). "Genomic Expansion of Domain Archaea Highlights Roles for Organisms from New Phyla in Anaerobic Carbon Cycling". Current Biology 25 (6): 690–701. PMID 25702576. doi:10.1016/j.cub.2015.01.014.
↑ Juottonen et al. Seasonality of rDNA- and rRNA-derived archaeal communities and methanogenic potential in a boreal mire, ISME Journal 24 July 2008
↑ Amaral-Zettler et al. Microbial community structure across the tree of life in the extreme Río Tinto, ISME Journal 2010
↑ Murakami et al. Metatranscriptomic analysis of microbes in an ocean-front deep subsurface hot spring reveals novel small RNAs and type-specific tRNA degradation, Appl Environ Microbiol 2011
↑ Commolli, LR et al. Three-dimensional analysis of the structure and ecology of a novel, ultra-small archaeon, ISME Journal 3, 159–167.
↑ Baker et al. Enigmatic, ultrasmall, uncultivated Archaea Proc. Natl. Acad. Sci. 107 8806–8811
↑ Dick et al. Community-wide analysis of microbial genome sequence signatures. Arquivado 15 de xullo de 2014 en Wayback Machine. Genome Biology 10:R85
↑ ^10,0 ^10,1 Baker et al. Enigmatic, ultrasmall, uncultivated Archaea Proc. Natl. Acad. Sci. 107, 8806–8811
↑ Fujishima et al. A novel three-unit tRNA splicing endonuclease found in ultrasmall Archaea possesses broad substrate specificity Nucl Acid Res

Véxase tamén

Outros artigos

Acidófilos

Ligazóns externas

[1] Baker, Brett J.; et al. (2006). "Lineages of Acidophilic Archaea Revealed by Community Genomic Analysis". Science 314 (5807): 1933–1935. PMID 17185602. doi:10.1126/science.1132690.

[2] Rinke, C; Schwientek, P; Sczyrba, A; Ivanova, NN; Anderson, IJ; Cheng, JF; Darling, A; Malfatti, S; Swan, BK; Gies, EA; Dodsworth, JA; Hedlund, BP; Tsiamis, G; Sievert, SM; Liu, WT; Eisen, JA; Hallam, SJ; Kyrpides, NC; Stepanauskas, R; Rubin, EM; Hugenholtz, P; Woyke, T (2013). "Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter". Nature 499 (7459): 431–437. Bibcode:2013Natur.499..431R. PMID 23851394. doi:10.1038/nature12352. hdl:1912/6194.

[3] Castelle, CJ; Wrighton, KC; Thomas, BC; Hug, LA; Brown, CT; Wilkins, MJ; Frischkorn, KR; Tringe, SG; Singh, A; Markillie, LM; Taylor, RC; Williams, KH; Banfield, JF (2015). "Genomic Expansion of Domain Archaea Highlights Roles for Organisms from New Phyla in Anaerobic Carbon Cycling". Current Biology 25 (6): 690–701. PMID 25702576. doi:10.1016/j.cub.2015.01.014.

[4] Juottonen et al. Seasonality of rDNA- and rRNA-derived archaeal communities and methanogenic potential in a boreal mire, ISME Journal 24 July 2008

[5] Amaral-Zettler et al. Microbial community structure across the tree of life in the extreme Río Tinto, ISME Journal 2010

[6] Murakami et al. Metatranscriptomic analysis of microbes in an ocean-front deep subsurface hot spring reveals novel small RNAs and type-specific tRNA degradation, Appl Environ Microbiol 2011

[7] Commolli, LR et al. Three-dimensional analysis of the structure and ecology of a novel, ultra-small archaeon, ISME Journal 3, 159–167.

[8] Baker et al. Enigmatic, ultrasmall, uncultivated Archaea Proc. Natl. Acad. Sci. 107 8806–8811

[9] Dick et al. Community-wide analysis of microbial genome sequence signatures. Arquivado 15 de xullo de 2014 en Wayback Machine. Genome Biology 10:R85

[pnas.org-10] 10,0 ^10,1 Baker et al. Enigmatic, ultrasmall, uncultivated Archaea Proc. Natl. Acad. Sci. 107, 8806–8811

[11] Fujishima et al. A novel three-unit tRNA splicing endonuclease found in ultrasmall Archaea possesses broad substrate specificity Nucl Acid Res

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]