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Jan 01, 2024

Des génomes fermés révèlent une espèce d'eau salée de Candidatus Electronema et apportent un nouvel éclairage sur la frontière entre les bactéries des câbles marins et d'eau douce

The ISME Journal volume 17, pages 561-569 (2023)Citer cet article 2662 Accès 1 Citations 20 Détails de Altmetric Metrics Les bactéries du câble de la famille des Desulfobulbaceae sont filamenteuses d'un centimètre de long.

The ISME Journal volume 17, pages 561-569 (2023)Citer cet article

2662 Accès

1 Citation

20 Altmétrique

Détails des métriques

Les bactéries câble de la famille des Desulfobulbaceae sont des bactéries filamenteuses d'un centimètre de long, capables d'effectuer un transfert d'électrons sur de longues distances. Actuellement, toutes les bactéries des câbles sont classées en deux genres candidats : Candidatus Electronema, que l'on trouve généralement dans les environnements d'eau douce, et Candidatus Electrothrix, que l'on trouve généralement dans les environnements d'eau salée. Ce cadre taxonomique est basé à la fois sur les séquences génétiques de l’ARNr 16S et sur les phylogénies du génome assemblé par métagénome (MAG). Cependant, la plupart des MAG actuellement disponibles sont très fragmentés, incomplets et manquent donc probablement de gènes clés essentiels au déchiffrement de la physiologie des bactéries du câble. De plus, aucun génome circulaire et fermé des bactéries du câble n’a encore été publié. Pour résoudre ce problème, nous avons effectué un séquençage au fusil de chasse à lecture longue Nanopore et à lecture courte Illumina d'échantillons environnementaux sélectionnés et un enrichissement en Ca d'une seule souche. Electronema aureum. Nous avons récupéré plusieurs MAG de bactéries de câble, dont deux circulaires et un simple contig. L'analyse phylogénomique, également confirmée par la phylogénie basée sur le gène de l'ARNr 16S, a classé un MAG circulaire et le MAG à contig unique comme de nouvelles espèces de bactéries de câble, que nous proposons de nommer Ca. Electronema halotolerans et Ca. Electrothrix laxa, respectivement. La CA. Electronema halotolerans, bien qu'appartenant au genre de bactéries de câble d'eau douce précédemment reconnu, a été récupéré dans des sédiments d'eau saumâtre. Les prédictions métaboliques ont montré plusieurs adaptations à un environnement à forte salinité, similaire au Ca « eau salée ». Espèce Electrothrix, indiquant comment Ca. Electronema halotolerans pourrait être le lien évolutif entre les lignées de bactéries des câbles marins et d'eau douce.

Les bactéries câble de la famille des Desulfobulbaceae (Desulfobacterota) sont des bactéries filamenteuses multicellulaires d'un centimètre de long, capables de transfert d'électrons sur de longues distances [1,2,3]. Selon le cadre taxonomique actuel, ils appartiennent au genre Candidatus Electronema (à base d'eau douce) ou Candidatus Electrothrix (à base d'eau salée) [4]. Les bactéries du câble peuvent être trouvées à l'échelle mondiale dans les sédiments d'eau douce et d'eau salée [5,6,7] ainsi qu'autour des racines des plantes aquatiques libérant de l'oxygène [8, 9].

La frontière écologique entre les habitats d'eau salée et d'eau douce continue d'être un défi non résolu en microbiologie [10]. Même si ces milieux aquatiques partagent certaines caractéristiques écologiques, le changement radical de salinité et de concentration ionique suggère que la transition d'habitats à forte salinité vers des habitats à faible salinité doit s'accompagner de changements substantiels dans le répertoire métabolique et les complexes cellulaires, en réponse aux changements physico-chimiques et à la disponibilité du substrat. [10, 11]. Ces mécanismes n’ont pas encore été clarifiés chez les bactéries des câbles, même si l’antiporteur Na+/H+ NhaA a été précédemment suggéré comme discriminant potentiel entre les bactéries des câbles marines et d’eau douce [12].

Le modèle métabolique actuel propose que les cellules appartenant à un filament de câble peuvent présenter deux types différents de caractéristiques physiologiques : au niveau de la zone anoxique dans les couches plus profondes du sédiment, les cellules oxydent le sulfure et les électrons résultants sont transférés le long de la structure conductrice vers la zone oxique. , où les cellules les utilisent pour réduire l’oxygène (12, 13). Ce transport d'électrons à longue distance (LDET) a été démontré par microscopie Raman [3] et il a récemment été proposé que la structure conductrice impliquée soit constituée de glucides et de protéines contenant un groupe nickel ligaturé par le soufre, ce qui constituerait une forme sans précédent de transport d'électrons biologique. transports [14].

Malgré les efforts d'enrichissement [12, 15], les espèces de bactéries du câble n'ont pas été isolées en culture pure. Par conséquent, l’approche actuellement disponible pour acquérir les séquences génomiques des bactéries du câble consiste à séquencer les communautés microbiennes et à récupérer les génomes assemblés par métagénome (MAG). Bien que des MAG de bactéries du câble aient été publiées dans des études antérieures [12, 13, 15], les génomes des bactéries du câble accessibles au public sont actuellement très fragmentés, plusieurs projets de génomes manquant de gènes d'ARNr 16S et présentant une complétude génomique réduite.