Stoffwechselübergaben zwischen mehreren Symbionten können der Tiefe zugute kommen

Oct 15, 2023

ISME Communications Band 3, Artikelnummer: 48 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Bathymodiolin-Muscheln sind zur Ernährung auf thiotrophe und/oder methanotrophe chemosynthetische Symbionten angewiesen. Sekundäre heterotrophe Symbionten sind jedoch häufig vorhanden und spielen eine unbekannte Rolle für die Fitness des Organismus. Die Bathymodiolin-Idas-Muscheln, die in Gasquellen und auf versunkenem Holz im Mittelmeer und im Atlantischen Ozean gedeihen, beherbergen mindestens sechs Symbiontenlinien, die häufig gleichzeitig vorkommen. Zu diesen Abstammungslinien gehören die primären Symbionten, chemosynthetische Methan- und Schwefel-oxidierende Gammaproteobakterien, und die sekundären Symbionten Methylophagaceae, Nitrincolaceae und Flavobacteriaceae, deren Physiologie und Stoffwechsel unklar sind. Es ist wenig darüber bekannt, ob und wie diese Symbionten interagieren oder Metaboliten austauschen. Hier kuratierten wir Metagenom-assemblierte Genome von Idas modiolaeformis-Symbionten und verwendeten genomzentrierte Metatranskriptomik und Metaproteomik, um wichtige Symbiontenfunktionen zu bewerten. Der Methylophagaceae-Symbiont ist ein methylotropher Autotroph, da er die Enzyme Ribulosemonophosphat und Calvin-Benson-Bassham-Zyklus, insbesondere RuBisCO, kodiert und exprimiert. Der Symbiont Nitrincolaceae ASP10-02a treibt seinen Stoffwechsel wahrscheinlich mit stickstoffreichen Makromolekülen an und versorgt den Holobionten möglicherweise mit Vitamin B12. Die Symbionten von Urechidicola (Flavobacteriaceae) bauen wahrscheinlich Glykane ab und entfernen möglicherweise NO. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese flexiblen Assoziationen eine Erweiterung des Spektrums an Substraten und Umweltnischen durch neue Stoffwechselfunktionen und Übergaben ermöglichen.

Chemosynthetische Symbiosen ermöglichen es Tieren und einigen Protisten, extreme Umgebungen zu besiedeln, darunter hydrothermale Quellen und kalte Sickerstellen in der Tiefsee sowie wichtige produktive Lebensräume in Küstengebieten wie Seegraswiesen [1, 2]. Chemosynthese, also die Assimilation von Einzelkohlenstoffmolekülen wie Kohlendioxid und Methan unter Nutzung der in reduzierten Verbindungen, vor allem reduziertem Schwefel (Sulfid, Thiosulfat, elementarer Schwefel) und Methan, gespeicherten Energie, treibt diese Symbiosen an. Chemosynthetische Symbiosen zeichnen sich in der Regel durch eine geringe Diversität und hohe Wiedergabetreue der wichtigsten Ernährungssymbionten auf Artenebene aus [3]. Sie weisen ein breites Spektrum an Übertragungsstrategien auf, darunter vertikale, horizontale und gemischte Modi [4], die die Treue dieser Assoziationen sowie die Stärke der Umweltselektion für die geeignetsten Symbionten und die genetische Vielfalt innerhalb der Symbiontenpopulationen bestimmen können [3]. , 5,6,7]. Wie bei frei lebenden Bakterienpopulationen erweitert die genetische Vielfalt die Funktionen von Symbionten und ermöglicht es dem Holobionten, neue Stoffwechselfähigkeiten und Umweltnischen zu erwerben [8, 9].

Die taxonomische und funktionelle Vielfalt der Symbionten variiert deutlich zwischen den Abstammungslinien der Bathymodiolinmuscheln, zu denen unter anderem die chemosynthetischen Gattungen Bathymodiolus, Gigantidas und Idas gehören [10]. Zu den wichtigsten Symbionten von Bathymodiolinmuscheln gehören die schwefeloxidierenden Thioglobaceae (gammaproteobakterielle Ordnung PS1, auch bekannt als SUP05-Klade) und die methanoxidierenden Bakterien Methyloprofundus (gammaproteobakterielle Ordnung Methylococcales). Einige Bathymodiolinmuscheln wie Bathymodiolus earlougheri, B. billschneideri und B. nancyschneideri beherbergen einzelne Populationen thiotropher Symbionten [11], wohingegen Gigantidas childressi und G. platifrons hauptsächlich methanoxidierende Bakterien beherbergen [12, 13, 14]. Andere hosten beides [15]. Es gibt auch extreme Fälle von Verlust und Gewinn der Symbiontenvielfalt bei Bathymodiolin-Symbiosen. Beispielsweise scheint es einer kleinen Tiefsee-Bathymodiolinmuschel Idas argenteus an Symbionten zu fehlen, die möglicherweise in der Vergangenheit gewonnen und kürzlich verloren wurden [16]. Andere, wie B. heckerae aus dem tiefen Golf von Mexiko, beherbergen mehrere Symbiontentaxa mit unterschiedlichen Funktionen: Neben zwei Arten methanoxidierender Symbionten und zwei Arten schwefeloxidierender Symbionten verfügt B. heckerae über weitere bakterielle Symbionten. einschließlich der Methylophagaceae sp. Methylotrophe sowie Cycloclasticus, die kurzkettige Alkane abbauen [17,18,19].

Hier konzentrieren wir uns auf einen weiteren Extremfall von Mehrartensymbiosen in Bathymodiolinmuscheln, nämlich Idas-Muscheln aus dem Mittelmeer. In mehreren früheren Studien wurde das gleichzeitige Auftreten von mindestens sechs Kiemensymbionten-Phylotypen bei einer Idas-Art aus dem Ostatlantik und dem Mittelmeer festgestellt; Diese Idas-Art wurde erstmals als Idas sp. identifiziert. MED und heißt jetzt Idas modiolaeformis [20,21,22,23]. Diese kleinen Muscheln gedeihen in Sickerwasser und Holzfällen und die Vielfalt ihrer Symbionten scheint mit der Verfügbarkeit und Zusammensetzung reduzierter Flüssigkeiten zusammenzuhängen [20]. Frühe Studien identifizierten die folgenden sechs Schlüssel-Phylotypen: die mit Methyloprofundus sedimenti verwandten Methanotrophen vom Typ I (M1), zwei Phylotypen der schwefeloxidierenden Symbionten der Thioglobaceae (S1 und S2), Methylophagaceae-Methylotrophe (M2) sowie zwei Phylotypen, denen das Potenzial fehlte für ihre Chemosynthese – Bacteroidetes (CFB) und eine Gammaproteobakterienlinie (G) [21]. Im Folgenden bezeichnen wir die Methanotrophen (M1) und Thiotrophen (S1 und S2) als primäre Symbionten und die anderen als sekundäre Symbionten (M2, CFB und G). Mithilfe der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) wurde festgestellt, dass diese Phylotypen mit Bakteriozyten im symbiontentragenden Kiemengewebe assoziiert sind, was die symbiotische Natur ihrer Assoziation mit I. modiolaeformis bestätigt [21, 22]; Diese Beobachtungen lieferten jedoch keinen schlüssigen Beweis für die intrazelluläre Lokalisierung aller Symbionten [22]. Andere Varianten der Gammaproteobakterien-Sekundärsymbionten wurden später entdeckt [20, 23]. Während die Funktionen der primären Symbionten und des Methylotrophen M2 auf der Grundlage des Nachweises von Markergenen geschätzt wurden, wurde die Funktionalität der symbiotischen Methylotrophen mithilfe von Omics nicht im Detail untersucht, und über die Rolle anderer Symbiontenlinien ist wenig bekannt.

Unser Ziel war es, den Stoffwechsel und die Physiologie der Idas-Symbionten mithilfe genomzentrierter Metagenomik, Metatranskriptomik und Metaproteomik zu charakterisieren. Wir haben 14 Idas-Individuen aus Kohlenwasserstoffsickern und Solebecken vor der Küste Israels gesammelt [24, 25]. Wir stellten die Hypothese auf, dass die sekundären Symbionten zur Fitness der Holobionten beitragen könnten, indem sie über metabolische Übergaben wichtige Funktionen bereitstellen. Alternativ können diese potenziellen Heterotrophen, die am häufigsten in Muscheln vorkommen, die Pflanzenreste wie versunkenes Holz besiedeln, Nährstoffe aus organischen Substraten extrahieren [20, 23]. Wir untersuchten daher das Stoffwechselpotenzial der Idas-Symbionten und lieferten eine Momentaufnahme der Wirt-Symbionten-Symbionten-Interaktionen in dieser spezifischen Symbiose mit mehreren Mitgliedern.

An der Spitze der Palmahim-Störung, einem großen Deformationsmerkmal am israelischen Rand, finden sich Kohlenwasserstoffaustritte [26, 27] (Ergänzende Abbildung S1). Im Jahr 2011 sammelten wir ein Idas-Exemplar aus einer Karbonatprobe, die mit dem ferngesteuerten Hercules-Fahrzeug (ROV) auf Basis der Nautilus aus der Palmahim-Pockmark 32°09,6′N und 34°10,0′E in einer Tiefe von 1036 m entnommen wurde E/V. Im Jahr 2021 wurden mehrere Individuen (n = 14 hier untersucht) von den Rändern eines Solebeckens am Fuße der Palmahim-Störung in 1.150 m Wassertiefe (32° 13,4' N 34° 10,7' E) [25] gesammelt das Arbeitsklasse-ROV SAAB Seaeye Leopard, basierend auf R/V Bat Galim (ergänzende Abbildung S1).

Wir haben ein einzelnes Individuum aus dem Jahr 2011 sowie fünf Individuen aus dem Jahr 2021 bei −20 °C konserviert. Die DNA dieser Personen wurde mit dem DNeasy Blood & Tissue Kit (Qiagen) gemäß den Anweisungen des Herstellers extrahiert. Für diese sechs Personen wurden bei HyLabs, Israel, DNA-Bibliotheken erstellt und mit 120 Millionen 2 × 150 bp Paired-End-Reads pro Probe mit einem Illumina NovaSeq bei GENEWIZ, Deutschland, sequenziert.

Weitere 4 Individuen wurden in RNAlater konserviert. DNA, RNA und Proteine ​​wurden aus diesen Personen mit dem AllPrep DNA/RNA/Protein Mini Kit (Kat.-Nr. 80004, Qiagen) extrahiert. Für diese Personen wurden in Novogene, Singapur, RNA-Bibliotheken erstellt und unter Verwendung von 100 Millionen 2 × 150 bp Paired-End-Reads pro Probe mit einem Illumina NovaSeq sequenziert, nachdem die Bibliothek mit dem NEBNext Ultra RNA Library Prep Kit für Illumina (Kat.-Nr. 7530) erstellt wurde ) und ribosomale RNA-Depletion mit dem Ribo-Zero Plus rRNA Depletion Kit (Bakterien) (Kat.-Nr. 20037135) und dem Ribo-Zero Magnetic Kit (Pflanzenblatt).

Wir haben die Proteinpräzipitate der 4 mit dem AllPrep DNA/RNA/Protein Mini Kit-Kit extrahierten Personen in 60 µl SDT-Lysepuffer [4 % (w/v) SDS, 100 mM Tris-HCl pH 7,6, 0,1 M DTT] resuspendiert. und 10 Min. auf 95 °C erhitzt. Die SDT-Proteinmischung wurde unter Verwendung des Protokolls zur filtergestützten Probenvorbereitung (FASP) wie zuvor beschrieben gereinigt, reduziert, alkyliert und verdaut [28]. Wir haben alle unten aufgeführten Zentrifugationsschritte bei 14.000 x g durchgeführt. Wir kombinierten Lysate (60 μl) mit 400 μl Harnstofflösung (8 M Harnstoff in 0,1 M Tris-HCl, pH 8,5) und luden sie auf 10 kDa MWCO 500 μl Zentrifugalfilter (VWR International), gefolgt von einer 20-minütigen Zentrifugation. Wir haben die Filter einmal gewaschen, indem wir 200 μl Harnstofflösung aufgetragen und anschließend 20 Minuten lang zentrifugiert haben, um alle verbleibenden SDS zu entfernen. Wir führten eine Proteinalkylierung durch, indem wir jedem Filter 100 μl IAA-Lösung (0,05 M Iodacetamid in Harnstofflösung) hinzufügten und 20 Minuten bei Raumtemperatur inkubierten und anschließend 20 Minuten lang zentrifugierten. Die Filter wurden dreimal mit 100 µL Harnstofflösung mit 15-minütiger Zentrifugation gewaschen, gefolgt von einem Pufferaustausch gegen ABC (50 mM Ammoniumbicarbonat). Der Pufferaustausch erfolgte durch drei Zyklen der Zugabe von 100 μl ABC-Puffer und 15-minütiger Zentrifugation. Für den tryptischen Verdau fügten wir jedem Filter 1 μg Trypsin in MS-Qualität (ThermoFisher Scientific) in 40 μl ABC-Puffer hinzu und inkubierten es 16 Stunden lang in einer Nasskammer bei 37 °C. Wir eluierten tryptische Peptide durch Zugabe von 50 μl 0,5 M NaCl und 20-minütiges Zentrifugieren. Die Peptidkonzentrationen wurden mit dem Pierce Micro BCA-Assay (ThermoFisher Scientific) gemäß den Anweisungen des Herstellers bestimmt.

Alle proteomischen Proben wurden wie zuvor beschrieben mit 1D-LC-MS/MS analysiert (28). Wir haben 1,2 μg Peptid aus jeder Probe mit einem UltiMateTM 3000 RSLCnano-Flüssigkeitschromatographen (Thermo Fisher Scientific) in Lösungsmittel A (2 % Acetonitril, 0,05 % Trifluoressigsäure). Die Elution und Trennung der Peptide auf der analytischen Säule (75 cm × 75 µm EASY-Spray-Säule, gepackt mit PepMap RSLC C18, 2 µm Material, Thermo Fisher Scientific; erhitzt auf 60 °C) wurde mit einer Flussrate von 300 ml min erreicht 1 unter Verwendung eines 140-minütigen Gradienten von 95 % Puffer A (0,1 % Ameisensäure) und 5 % Puffer B (0,1 % Ameisensäure, 80 % Acetonitril) auf 31 % Puffer B in 102 Minuten und dann auf 50 % B in 18 Minuten und schließlich auf 99 % B in 1 Minute und endete mit 99 % B. Die analytische Säule war über eine Easy-Spray-Quelle mit einem Q Exactive HF-Hybrid-Quadrupol-Orbitrap-Massenspektrometer (Thermo Fisher Scientific) verbunden. Eluierende Peptide wurden mittels Elektrospray-Ionisation (ESI) ionisiert. Die Verschleppung wurde durch einen Waschlauf (Injektion von 20 µl Acetonitril, 99 % Eluent B) zwischen den Proben reduziert. MS1-Spektren wurden durch einen vollständigen MS-Scan mit einer Auflösung von 60.000 in einem Fenster von 380 bis 1600 m/z erfasst. MS2-Spektren wurden mithilfe einer datenabhängigen Erfassung erfasst, wobei die 15 am häufigsten vorkommenden Peptidionen (Top15) aus den Vorläufer-MS1-Spektren zur Fragmentierung ausgewählt wurden. In der HCD-Zelle wurde eine normalisierte Kollisionsenergie von 25 angewendet, um die Peptidfragmente für MS2-Spektren zu erzeugen. Weitere Einstellungen der datenabhängigen Erfassung waren: eine maximale Injektionszeit von 100 ms, ein dynamischer Ausschluss von 25 s und der Ausschluss von Ionen mit einem Ladungszustand von +1 von der Fragmentierung. Pro Probe wurden etwa 50.000 MS/MS-Spektren aufgenommen.

Wir erstellten eine Proteinsequenzdatenbank zur Proteinidentifizierung unter Verwendung der Proteinsequenzen, die aus den in dieser Studie erhaltenen metagenomassemblierten Genomen vorhergesagt wurden. Um Peptide aus dem Wirt zu identifizieren, verwendeten wir die annotierten Proteinsequenzen der Bathymodiolinmuschel Bathymodiolus childressi, die in einer früheren Studie (PRIDE PXD008089-1) [29] erhalten wurden, da keine annotierten Idas-Proteinsequenzen verfügbar waren. Wir haben Sequenzen häufiger Laborkontaminanten hinzugefügt, indem wir die cRAP-Proteinsequenzdatenbank (http://www.thegpm.org/crap/) angehängt haben. Die endgültige Datenbank enthielt 49.401 Proteinsequenzen und ist in der PRIDE-Einreichung (siehe Datenzugriffserklärung) im Fasta-Format enthalten. Durchsuchungen der MS/MS-Spektren in dieser Datenbank wurden mit dem Sequest HT-Knoten in Proteome Discoverer 2.3.0.523 durchgeführt, wie zuvor beschrieben [30]. Die Peptid-False-Discovery-Rate (FDR) wurde mithilfe des Percolator-Knotens in Proteome Discoverer berechnet und nur Peptide, die bei einer FDR von 5 % identifiziert wurden, wurden für die Proteinidentifizierung beibehalten. Proteine ​​wurden aus Peptididentifizierungen mithilfe des Protein-FDR-Validatorknotens in Proteome Discoverer mit einem Ziel-FDR von 5 % abgeleitet. Um die Artenhäufigkeit basierend auf proteinhaltiger Biomasse anhand der Metaproteomdaten abzuschätzen, folgten wir dem zuvor beschriebenen Ansatz [31] mit dem zusätzlichen Filterkriterium, dass zwei proteinspezifische Peptide erforderlich sind, damit ein Protein für Biomasseberechnungen beibehalten werden kann.

Metagenome wurden unter Verwendung von SPAdes V3.15 mit –meta k = 21,33,66,99,127 Parametern [32], nach Adaptertrimmung und Fehlerkorrektur mit tadpole.sh, unter Verwendung der BBtools-Suite und anschließender Lesevorbereitung mit der BBtools-Suite (Bushnell, B, sourceforge.net/projects/bbmap/). Die Downstream-Kartierung und das Binning von Metagenom-assemblierten Genomen (MAGs) wurden mit DAStool, Vamb, Maxbin 2.0 und Metabat2 (33, 34, 35, 36) im Atlas V2.9.1-Framework (37) unter Verwendung des Schwellenwerts für die Nukleotididentität der Genom-Dereplikation durchgeführt von 0,975. Die MAG-Qualität wurde mit Checkm2 [38] und QUAST [39] überprüft. Die Taxonomie wurde mit GTDB-tk V2.1 zugewiesen [40]. Die funktionale Annotation wurde mithilfe von Rapid Annotations unter Verwendung des RAST-Servers von Subsystems Technology [41] durchgeführt, und wichtige Annotationen wurden durch BLASTing anhand der NCBI-Datenbank überprüft. RNA-Lesevorgänge wurden qualitätsgetrimmt und mithilfe von BBmap (Bushnell, B, sourceforge.net/projects/bbmap/) auf die MAGs abgebildet, und Lesezahlen wurden mithilfe von FeatureCounts den Codierungssequenzen zugewiesen (42). Die Zählungen wurden als Transkripte pro Million (TPM) normalisiert, separat für jedes MAG (43).

Phylogenetische Analysen wurden mit IQ-TREE 2 (44) oder MEGA11 (45) durchgeführt, basierend auf dem besten von ModelFinder ermittelten Modell, nach Sequenzausrichtung mit MAFFT (46). Für die Phylogenomik verwendeten wir GTOtree [47] und Fasttree [48], wie in GTOtree implementiert. Mitochondriale Genome wurden mit MitoZ zusammengesetzt (49), mit MARS gedreht (50) und mit MAFFT ausgerichtet (46).

Vier weitere Personen wurden höchstens 12 Stunden lang bei 4 °C in 2 % Paraformaldehyd in 1x phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) fixiert, dreimal in 1x PBS gespült und bei 4 °C in 0,5x PBS/50 % Ethanol gelagert. Ganzes Gewebe von Idas-Individuen wurde dehydriert, in Steedman-Wachs eingebettet und wie zuvor beschrieben in 8-μm-Schnitte geschnitten [19]. Um die sekundären Symbionten zu identifizieren, verwendeten wir die Cy3-markierten Sonden BhecM2-822, ImedaG-193 und CF319, die jeweils auf die Symbionten Methylophagaceae, Nitrincolaceae und Flavobacteriaceae abzielten [22]. Als Positivkontrolle wurde Cy5-markiertes EUB338 verwendet, das auf die meisten Bakterien abzielt [51], und die Cy3-markierte NON338-Sonde wurde als Kontrolle für die Hintergrundautofluoreszenz verwendet [52]. Mikrofotografien wurden mit dem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop Nikon A1R unter Verwendung des Plan Apochromat VC 61,5x-Objektivs mit Ölimmersion aufgenommen. Helligkeit und Kontrast der Bilder wurden mit Adobe Photoshop (Adobe Systems, Inc., USA) angepasst.

Die Muscheln wurden als Idas modiolaeformis identifiziert, basierend auf der Analyse mitochondrialer Cytochrom-C-Oxidase I (MT-CO1)-Sequenzen aus den sechs Metagenomen unter Verwendung der Barcode of Life Data System-Kennung. Diese Sequenzen waren zu 98,4–98,6 % denen der I. modiolaeformis in der Datenbank ähnlich (z. B. die Ostatlantik-Individuen, KT216487 in NCBI). Die besten Treffer, 98,7–98,9 % Ähnlichkeit, wurden mit den Sequenzen von Idas-Individuen erzielt, die aus dem Nil-Tiefseefächer-Schlammvulkan in einer Tiefe von 1693 Metern geborgen wurden (FM212787). Im Folgenden bezeichnen wir unsere Proben als I. modiolaeformis, da neben anderen bekannten Idas-Arten Idas macdonaldi mit einer geringeren MT-CO1-Ähnlichkeit von 95 % der nächste Treffer war. Da die Individuen der Plamahim-Störung und des Nil-Tiefseefächers jedoch genetisch nicht identisch sind, ist es plausibel, dass der genetische Austausch zwischen diesen Populationen gering ist. Wir beobachteten eine gewisse Variation von MT-CO1 und vollständigen mitochondrialen Sequenzen bei den Palmahim-Individuen, die dem Auftreten verschiedener Haplotypen entsprachen. Die genetische Distanz kann mit der geografischen Entfernung oder der Zeit zunehmen, da das Individuum, das wir 2011 aus einem bestimmten Sickerpunkt sammelten, der sich mehrere Hundert Meter von der Stelle des Solebeckens entfernt befand, wo andere Individuen gewonnen wurden, am unterschiedlichsten war (ergänzende Abbildung S2). Wie wir weiter unten diskutieren, waren die Wirtsphylotypen jedoch nicht mit der Symbiontenvielfalt verknüpft, was mit früheren Erkenntnissen übereinstimmt [20].

Wir haben Metagenom-assemblierte Genome (MAGs) für die sechs wichtigsten Symbionten-Phylotypen von I. modiolaeformis generiert. Wir stellen fest, dass das metagenomische Binning neben diesen sechs Abstammungslinien zur Entdeckung von MAGs für zwei weitere Taxa führte – ein Rhizobiales alphaproteobacterium sowie eine Bdellovibrionaceae-Art. Da die Art der Assoziation zwischen diesen Arten und I. modiolaeformis unklar ist, da sie bisher nicht durch Amplikonsequenz beschrieben wurden, konzentrieren wir uns im Folgenden nur auf die sechs zuvor entdeckten Abstammungslinien. Für diese wurden gute oder qualitativ hochwertige Genome zusammengestellt und zusammengefasst (Tabelle 1).

In den vorherigen Amplikon-basierten Sequenzierungsstudien wurden die Symbionten, insbesondere die sekundären, nur nach taxonomischen Klassen- und Phylum-Ebenen klassifiziert. Wir haben unsere MAGs verwendet, um mithilfe des Inferenztools der Genome Taxonomy Database (GTDB) verbesserte taxonomische Zuordnungen zu erhalten, und ihre taxonomische Platzierung mithilfe von Phylogenien validiert, die auf den Referenzsammlungen eng verwandter Genome von GenBank basieren. Wir haben bestätigt, dass die methanoxidierenden Symbionten zur Methyloprofundus-Gruppe gehörten, die auch als marine methylotrophe Gruppe 1 oder MMG1 bekannt ist, und ihre Platzierung mithilfe einer PmoA-Proteinphylogenie überprüft, da die Genome der meisten Methyloprofundus-Symbionten in den Datenbanken fehlen (ergänzende Abbildung S3). ). Die Schwefeloxidationsmittel gehörten zu zwei verschiedenen Klassen, Candidatus Thioglobus A und Candidatus Thiodubilierella (GTDB-Schlussfolgerung, im Folgenden Thioglobus und Thiodubilierella). Der Gattungsname Thiodubilierella wurde für die Symbionten von B. septemdierum vorgeschlagen (53) und in die GTDB-Taxonomie integriert. Dennoch wurde Thiomultimodus als alternativer Name sowohl für die Thioglobus- als auch für die Thiodubilierella-Gruppe mit zwei SUP05-Unterklassen A und B vorgeschlagen [54]. Während Thioglobus (SUP05-Klade A) häufig durch frei lebende Arten und Muschelsymbionten vertreten ist, wurde Thiodubilierella (SUP05-Klade B) nur in Muschelsymbiosen beschrieben [54]. Im Folgenden beziehen wir uns nur auf die Thioglobus- und Thiodubilierella-Nomenklatur für die beiden thiotrophen Symbiontengruppen. Das gleichzeitige Vorkommen dieser Gruppen in einem Individuum wurde nur bei B. heckerae [17, 18, 19] und I. modiolaeformis [22] dokumentiert.

Die neuen MAG-basierten taxonomischen Zuordnungen verbesserten die Klassifizierung der sekundären Symbionten erheblich und ermöglichten es uns, Vorhersagen über ihre Physiologie auf der Grundlage zuvor charakterisierter Verwandter zu treffen. Die methylotrophen Symbionten wurden der Methylophagaceae-Klade GCA-002733105 zugeordnet. Die phylogenetische Platzierung auf der Grundlage eines Baums unter Verwendung von Einzelkopie-Genen deutete darauf hin, dass dieser Klade ein kultivierter Vertreter fehlt und sie Abstammungslinien umfasst, die häufig an kalten Stellen zu finden sind (z. B. wurde das Genom der am engsten verwandten Abstammungslinie, Methylophaga GLR1851, aus einer Probe bei der kuratiert Hikurangi Margin-Gashydratablagerungen) sowie die einzigen anderen Methylophagaceae-Symbionten, die in B. heckerae vorkommen (ergänzende Abbildung S4).

Phylotyp G gehörte zur Familie der Nitrincolaceae ASP10-02a (Tabelle 1, ergänzende Abbildung S5). Nitrincolaceae kommen selten in Symbiosen vor; Die Rs1- und Rs2-Symbionten des knochenfressenden Wurms Osedax gehören jedoch zur Familie der Nitrincolaceae (unbenannte Gattung Rs1) [55,56,57]. Nitrincolaceae sind bedeutende Abbauer von stickstoffreichen Verbindungen wie Aminosäuren [55, 58, 59], und die Gruppe ASP10-02a ist in der Wassersäule prominent und weist während der Algenblüte häufig eine hohe Häufigkeit und Aktivität auf [60, 61]. Die Symbionten Idas und Osedax gehören zu verschiedenen Kladen innerhalb der Nitrincolaceae, ihre 16 S-rRNA-Gensequenzen sind nur etwa 90 % ähnlich und ihre durchschnittliche Nukleotididentität (ANI) beträgt <70 %. Angesichts der Tatsache, dass die Wirte auf unterschiedlichen Substraten gedeihen und die Symbionten unterschiedliche Gewebe besiedeln, nehmen wir an, dass die Funktionalitäten dieser Symbionten unterschiedlich sein könnten.

Der Phylotyp Bacteroidota (CFB) gehörte zur Gattung Urechidicola (Flavobacteriaceae) (Tabelle 1, ergänzende Abbildung S6). Der erste kultivierte Vertreter der Gattung Urechidicola, U. Process, wurde aus dem Darm eines Meereslöffelwurms, Urechis unicinctus, isoliert [62]. Ähnlich wie andere Flavobacteriaceae, wie etwa der eng verwandte Lutibacter, kann Urechidicola mehrere organische Verbindungen abbauen, darunter DNA und Stärke [62, 63]. Der nächste Verwandte des Urechidicola-Symbionten in Idas wurde in einem knochenabbauenden Biofilm gefunden und wird durch den GenBank-Assembly-Zugang GCA_016744415.1 repräsentiert. Die taxonomische Zugehörigkeit legt nahe, dass es sich bei diesen beiden sekundären Symbionten wahrscheinlich um Kopiotrophe handelt, die sowohl schwer abbaubare als auch proteinreiche organische Stoffe wie Polysaccharide, Nukleinsäuren und Peptide in der Meeresumwelt abbauen können.

Die metagenomischen Lesehäufigkeiten der primären Symbionten variierten zwischen den sechs Idas-Individuen, die mit Metagenomik analysiert wurden (Abb. 1). Einem einzelnen Individuum (Idas 16) fehlten die methanoxidierenden und methylotrophen Symbionten. Bei diesem Individuum war der Nitrincolaceae-Symbiont am häufigsten, und Urechidicola wurde gefunden (Metatranskriptomik und Metaproteomik wurden bei diesem Individuum leider nicht durchgeführt). Wir führten Metatranskriptomik und Metaproteomik bei vier Personen durch, die sich von denen unterschieden, die für die Metagenomik verwendet wurden. Bei diesen vier Personen stimmten die relativen Symbiontenhäufigkeiten zwischen Metatranskriptomik- und Metaproteomik-Messungen überein, was zeigt, dass die Schwefeloxidationsmittel in Probe 3 am häufigsten vorkamen (5 % bzw. 2 % Biomasse für Thioglobus und Thiodubilierella, Abb. 1B, C). Es ist wichtig zu beachten, dass die relativen Häufigkeiten aus der Metagenomik nicht direkt mit den relativen Häufigkeiten aus der Metaproteomik verglichen werden können. Aus der Metagenomik abgeleitete Häufigkeiten sind ein guter Schätzer für die Zellzahl, wohingegen aus der Metaproteomik abgeleitete Häufigkeiten ein guter Schätzer für die Artenbiomasse in einer mikrobiellen Population sind [31]. Die methanoxidierenden Bakterien waren in den vier mittels Metatranskriptomik (~70–80 %) und Metaproteomik (~89–98 % geschätzte Biomasse) analysierten Proben am häufigsten anzutreffen. Die Biomassen der anderen Symbionten waren viel geringer und lagen bei beiden Thiotrophen im Bereich von 1,6 bis 7,2 %, wobei für Urechidicola nur sehr wenige Peptide nachgewiesen wurden. In Übereinstimmung mit der vorherigen Studie (20) deuten unsere Daten darauf hin, dass sich die Symbiontenanteile zwischen Individuen unterscheiden, was wahrscheinlich auf den lokalen Umweltbedingungen beruht, denen die Individuen ausgesetzt sind. Methylophagaceae-Symbionten benötigen möglicherweise Methanoxidationsmittel, um ihr Substrat Methanol bereitzustellen. Nitrincolaceae finden sich durchweg in den Proben mit Meta-Omics und sind metabolisch aktiv, da ihre Gene und Proteine ​​exprimiert wurden. Methylophagaceae-, Nitrincolaceae- und Urechidicola-Symbionten scheinen zusammen mit den primären Symbionten im Kiemengewebe aufzutreten, in dem die primären Symbionten vorhanden waren (Abb. 2), was mit früheren Daten übereinstimmt (22). Dennoch ist immer noch nicht klar, ob die sekundären Symbionten extra- oder intrazellulär sind.

A Read-Häufigkeiten in Metagenomen (Idas12–16 sind Proben aus der Solebeckenstelle, Idas2011 wurde 2011 aus Karbonaten an einer nahegelegenen Sickerstelle gesammelt). B Lesen Sie Häufigkeiten in Metatranskriptomen. C Biomasseschätzungen basierend auf Proteomik nach Kleiner et al. 2017. Metatranskriptomik und Metaproteomik wurden an denselben vier Personen durchgeführt (tr1–4 entsprechen pr1–4). Aufgrund der geringen Nachweissicherheit wurden Urichidicola-Proteine ​​in Panel C nicht gezählt.

A Alle symbiotischen Bakterien werden mit der EUB338-Sonde (rot) nachgewiesen und es können große methanotrophe Morphotypen beobachtet werden. B Methylophagaceae-Symbionten (BhecM2-822-Sonde, gelb) scheinen sich häufig entlang des Kiemengewebes anzusammeln. C Nitrincolaceae-Symbionten (ImedaG-193-Sonde, gelb) wurden sporadisch im gesamten Gewebe gefunden. D Flavobakterien (Urechidicola)-Symbionten im Kiemengewebe (CF319, gelb). Zur Visualisierung der gesamten DNA wurde eine DAPI-Färbung verwendet. Der Maßstabsbalken beträgt 20 µm.

Methanoxidationsmittel sind die wichtigsten Nahrungssymbionten von I. modiolaeformis, wie ihre Häufigkeit in den Metatranskriptomen und Metaproteomen nahelegt. Der partikuläre Methanmonooxygenase-PmoCAB-Komplex wurde sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene am stärksten exprimiert (Ergänzungsabbildung S7, hier und im Folgenden siehe Ergänzungstabelle S1 für die vollständige Liste der exprimierten Gene und Proteine). Die lanthanoidhaltige Methanoldehydrogenase vom Typ XoxF war die vorherrschende; Das kalziumabhängige Enzym MxaFI wurde ebenfalls gefunden, jedoch in geringeren Mengen exprimiert. Die Kohlenstoffassimilation und Energieeinsparung aus der Formaldehydoxidation erfolgt über den Ribulosemonophosphat (RuMP)-Weg, wobei nur der Entner-Doudoroff (ED)-Bypass, nicht jedoch die Embden-Meyerhof-Parnas (EMP)-Variante (64) als kodierendes pfk-Gen verwendet wird Die Pyrophosphat-abhängige Phosphofructokinase wurde im Genom des Methyloprofundus-Symbionten von I. modiolaeformis nicht gefunden (Ergänzende Abbildung S7). Dies ähnelt den Symbionten von Bathymodiolus japonicus und steht im Gegensatz zu denen von Bathymodiolus platifrons, die sowohl die ED- als auch die EMP-Variante aufweisen [65]. Der Serinzyklus ist unvollständig, da die Hydroxypyruvatreduktase fehlte; Einige zentrale Proteine ​​dieses Signalwegs, wie die Serin-Glyoxylat-Aminotransferase und die Malyl-CoA-Lyase, wurden jedoch im Wesentlichen sowohl auf RNA- als auch auf Aminosäureebene exprimiert, was darauf hinweist, dass der partielle Serin-Signalweg funktionsfähig ist (ergänzende Abbildung S7) [15]. ]. Alle Gene im Tricarbonsäurezyklus (TCA, Krebs) wurden gefunden und exprimiert, daher kann durch die Oxidation von Verbindungen, die aus der Methanassimilation stammen, wie Pyruvat, Energie gespart werden (ergänzende Abbildung S7). Die Entgiftung und Oxidation von Formaldehyd zu CO2 über den dissimilatorischen Tetrahydromethanopterin-Weg ist aufgrund der hohen Expression dieses Weges, insbesondere der 5,6,7,8-Tetrahydromethanopterin-Hydrolyase (Fae-Gen, ergänzende Abbildung S7), wahrscheinlich von herausragender Bedeutung ). Sowohl die Sauerstoff- als auch die Nitratatmung ist möglich, da NarGHIJ und NirK der Atemwege vorhanden sind. Der Atemkomplex IV wurde jedoch in viel höheren Mengen exprimiert, was darauf hinweist, dass Sauerstoff der wichtigste Elektronenakzeptor für die Energieeinsparung ist (ergänzende Abbildung S7).

Der Metabolismus des Methylophagaceae-Symbionten ist ein seltener Fall einer methylotrophen Autotrophie bei chemosynthetischen Symbiosen. Ihr gleichzeitiges Vorkommen mit den Methanoxidationsmitteln lässt darauf schließen, dass sie Methanol, Formaldehyd und andere von den Methanoxidationsmitteln produzierte Metaboliten verwenden könnten. Methanoxidationsmittel scheiden Metaboliten wie Methanol, Formaldehyd, Formiat, Acetat und Succinat aus [66,67,68], die von gleichzeitig vorkommenden Organismen, insbesondere Methylotrophen, genutzt werden können [69]. Partnerschaften zwischen Methanoxidationsmitteln und Methylotrophen sind in freilebenden Gemeinschaften weit verbreitet [69, 70], und unsere Ergebnisse legen nahe, dass diese Assoziation eine Rolle bei der Idas-Symbiose spielt.

Den Methylophagaceae-Symbionten fehlen Methanmonooxygenasen, sie exprimieren jedoch in hohem Maße die Pyrrolochinolinchinon (PQQ)-abhängige Methanoldehydrogenase sowie die Schlüsselenzyme des RuMP-Wegs für die Formaldehydassimilation (Abb. 3). Im Gegensatz zu den primären methanoxidierenden Symbionten kodierten und exprimierten die Methylotrophen sowohl die ATP-abhängigen EMP- als auch ED-Varianten des RuMP-Signalwegs, die unterschiedliche Energieanforderungen haben [64]. Auch die Formiatoxidation ist bei den Methylotrophen flexibler, da wir das Vorkommen und die Expression nicht nur der zwei Untereinheiten enthaltenden Wolframformiatdehydrogenase FdhAB, sondern auch der respiratorischen Molybdoenzymdehydrogenase-O (FdoGHI) identifizierten, die die Oxidation von Formiat zu Kohlenstoff katalysiert Kohlendioxid, das Elektronen an den membranlöslichen Chinonpool abgibt [71,72,73,74]. Dies deutet darauf hin, dass allein die Oxidation von Formiat den Stoffwechsel des Methylophagaceae-Symbionten ankurbeln kann. Das verwendete Formiat könnte nicht nur aus der Methanoxidation stammen, sondern auch aus dem mitochondrialen Stoffwechsel stammen [75]. In Bezug auf terminale Elektronenakzeptoren (TEA) für die Methanol- und Formiatoxidation fanden wir nur Gene für die Verwendung von Sauerstoff als TEA und keine Gene für andere TEAs wie Nitrat.

Sowohl die Embden-Meyerhof-Parnas- (EMP) als auch die Entner-Doudoroff-Variante (ED) des Ribulosemonophosphat-Weges (RuMP) sind möglich. Dieses Bakterium kann anorganischen Kohlenstoff über den Calvin-Benson-Bassham-Zyklus (CBB) binden. Der Tricarbonsäurezyklus ist unvollständig, da die 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase (OGDH) nicht gefunden wurde. Die Gene sind wie folgt: Methanoldehydrogenase mxaF; 3-Hexulose-6-phosphat-Synthase hps/rmpA; 3-Hexulose-6-phosphat-Isomerase hpi/rmpB; Transketolase tkt; Ribose-5-phosphat-Isomerase rpiA; Phosphoribulokinase-PRK; Ribulosephosphat-3-Epimerase rpe; Transaldolase talB; ATP-abhängige 6-Phosphofructokinase pfk; Fructose-1,6-bisphosphat-Aldolase/Phosphatase fbp: Glucose-6-phosphat-Isomerase gpi; Glucose-6-phosphat-1-dehydrogenase zwf; 6-Phosphogluconolactonase pgl; Phosphogluconat-Dehydratase edd; 2-Dehydro-3-desoxy-phosphogluconat/2-dehydro-3-desoxy-6-phosphogalactonat-Aldolase EDA; Phosphoglucomutase pgm; Glucose-1-Phosphat-Adenylyltransferase glgC; Fuctose-Bisphosphat-Aldolase FBA; Triosephosphat-Isomerase TPI; Formaldehyd-aktivierendes Enzym Fae; Methylentetrahydromethanopterin-Dehydrogenase mtdB; Methenyltetrahydromethanopterincyclohydrolase mch; Formyltransferase/Hydrolase-Komplex fhcABCD; NAD(P)-abhängige Methylentetrahydromethanopterin-Dehydrogenase mtdA; bifunktionelle 0-Methylentetrahydrofolat-Dehydrogenase/Methenyltetrahydrofolat-Cyclohydrolase-Faltung; Formiat-Tetrahydrofolat-Ligase fhs; Formiatdehydrogenase fdhAB; Formiatdehydrogenase, Nitrat-induzierbares fdnGHI; Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase Gapdh; Phosphoglyceratkinase pgk; Phosphoglucomutase pgm; Enolase eno; Phosphoenolpyruvat-Synthase ppsA; Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase-Peck; Oxalacetat-Decarboxylase Na(+)-Pumpe oadABC; Pyruvatdehydrogenase aceEF-lpdA; Citrat-Synthase gltA; Aconitase acnA; Isocitrat-Dehydrogenase idh; 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase-Komplex OGDH; Succinat-CoA-Ligase sucCD; Succinat-Dehydrogenase sdhABC; Fumarathydratase Klasse I, aerobes FumA; Malat:Chinonoxidoreduktase mqo. Metaboliten: OA, Oxalacetat; PEP, Phosphoenolpyruvat; 2-Phosphoglycerat, 2PG; 3-Phosphoglycerat, 3PG; 1,3-Bisphosphoglycerat 1,3BPG; 3-Phosphoglycerinaldehyd, G3P; Dihydroxyacetonphosphat, DHAP; Fructose-1,6-bisphosphat, F1,6BP; Fruktose-6-phosphat, F6P; Hexulose-6-phosphat, H6P; Ribulose-5-phosphat, Ru5P; Ribulose-1,5-bisphosphat, Ru1,5BP; Ribose-5-phosphat, R5P; Glucose-6-phosphat, G6P; 6-Phosphogluconolactonase, 6PGL; 2-Dehydro-3-desoxy-D-gluconat-6-phosphat, 6PGC; 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat, KPDG; Glucose-1-phosphat, G1P; ADP-Glucose, ADP-G; Tetrahydrofolat, H4F; Tetrahydromethanopterin, H4MPT. Es werden durchschnittliche Expressionswerte von 4 Personen angezeigt.

Neben dem RuMP-Weg verfügen Methylophagaceae-Symbionten über die Gene für alle Schritte des Calvin-Benson-Bassham-Zyklus (CBB) und exprimieren in hohem Maße das Schlüsselenzym Form II Ribulose-1,5-Bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase (RuBisCO, Abb. 3). . Wir stellen fest, dass RuBisCo der Form I zwar in Methylophagaceae weit verbreitet zu sein schien, RuBisCo der Form II in dieser Gruppe jedoch selten vorkam (ergänzende Abbildung S8). Diese eng verwandten RuBisCo-Formen unterscheiden sich in ihrer Affinität zu Sauerstoff und CO2, und Enzyme der Form II haben einen niedrigen Spezifitätsfaktor, das heißt, sie funktionieren unter Bedingungen mit hohem CO2- und niedrigem O2-Gehalt besser [76,77,78]. Solche Bedingungen können in den Bakteriozyten des Wirts vorliegen, was Bakterien mit Form II RuBisCO einen Vorteil verschafft [79].

Ähnlich wie bei obligaten Autotrophen [80, 81] scheint der TCA-Zyklus bei den meisten kultivierten Methylophagaceae unvollständig zu sein, denen die 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase-Aktivität fehlt [82, 83, 84]. Wir konnten die für die 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase kodierenden Gene nicht im hochwertigen MAG der symbiotischen Methylophagaceae finden, was darauf hindeutet, dass der TCA-Zyklus unvollständig war. Die unvollständige TCA ermöglicht die Produktion von Zwischenprodukten aus Ein-Kohlenstoff-Verbindungen (C1) und verhindert einen vergeblichen Kreislauf, d. h. die Zerstörung größerer organischer Verbindungen durch Katabolismus. Dies ist typisch für obligate Methylotrophe wie Methylobacillus flagellates [85]. Bei diesen Bakterien können Energie und Reduktionsäquivalente größtenteils aus der Oxidation von Formaldehyd zu CO2 stammen [85] (Abb. 3).

Die beiden schwefeloxidierenden Symbionten Thioglobus und Thiodubilierella scheinen obligate Autotrophen zu sein, da die Schlüsselenzyme des TCA-Zyklus, 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase und Malat-Dehydrogenase, in keinem der MAG gefunden wurden (ergänzende Abbildung S9). Dies steht im Einklang mit früheren Beobachtungen symbiotischer und frei lebender Organismen dieser Gruppe [54, 86, 87]. Beide schwefeloxidierenden Symbionten verfügen über die Gene, Energie aus Schwefelverbindungen mithilfe des Sulfids zu gewinnen: Chinonoxidoreduktase (Sqr), das Sox-Schwefeloxidationssystem (SoxYZXAB) und das System der umgekehrten dissimilatorischen Sulfitreduktion (rDSR), das die Oxidation von Sulfid zu katalysiert Sulfat über das Adenosin-5'-Phosphosulfat, wobei die Adenylylsulfatreduktase und die Sulfatadenylyltransferase für die beiden letzten Schritte des Weges verwendet werden. Die für diese Funktionen kodierenden Gene gehörten zu den am häufigsten transkribierten Genen in den Metatranskriptomen und wurden häufig auf Proteinebene nachgewiesen (ergänzende Abbildung S9). Beide Abstammungslinien exprimierten die Enzyme des Calvin-Benson-Bassham-Zyklus stark, insbesondere die beiden Untereinheiten des Typ-I-RuBisCo (insbesondere die rbclLS-Gene und entsprechenden Proteine). Diese obligaten Autotrophen können wahrscheinlich einige organische Verbindungen importieren, die den Symbionten von Bathymodiolus azoricus ähneln [15], da Dicarboxylat-Transportsysteme vom TRAP-Typ kodiert und exprimiert wurden (C4-Dicarboxylat und unbekanntes Substrat 6 in Thioglobus, nur letzteres in Thiodubilierella).

Es wurden mehrere Unterschiede zwischen Thioglobus und Thiodubilierella bei der Verwendung von terminalen Elektronenakzeptoren beobachtet. Nur Thiodubilierella trug das periplasmatische NapABGH für die Verwendung von Nitrat als terminalem Elektronenakzeptor, was die Modularität des Stickstoffstoffwechsels in der Gruppe der Thioglobaceae bestätigte [54]. Wir fanden auch einige Diskrepanzen bei der Sauerstoffatmung: Thioglobus kodierte und exprimierte nur die ccoNOP-Gene, die für die Cytochrom-C-Oxidase vom Typ cbb3 kodierten, und exprimierte sie stark, während Thiodubilierella drei Varianten (cbb3, bo3, ba3) kodierte. Diese terminalen Oxidasen unterscheiden sich in ihrer Affinität zu O2 und H2S [88], was wahrscheinlich auf die Anpassung an unterschiedliche Redoxbedingungen hinweist.

Daten aus allen drei Meta-Omics-Ansätzen deuten darauf hin, dass der Nitrincolaceae-Symbiont ein Heterotropher ist, der aufgrund des Vorhandenseins und der wesentlichen Expression des gesamten TCA-Zyklus sowie mehrerer Transportsysteme für organische Verbindungen, wie z. B., zahlreiche Substrate nutzen kann Peptide, Aminosäuren und Nukleoside, im Einklang mit der metabolischen Rekonstruktion von Osedax Nitrincolaceae-Symbionten [55, 59]. Relevante Beispiele sind: (1) die meisten Enzyme für den Abbau verzweigtkettiger Aminosäuren kamen gleichzeitig in den Genomen vor und wurden transkribiert (Abb. 4); (2) ein Cluster-11-RfuABCD-Riboflavin/Purin/Nukleosid-Transporter, der mit Nukleosid-Abbauenzymen wie Desaminasen und Phosphorylasen (Cda, Ada, DeoABC) geclustert ist; (3) das Putrescin-Transport- (PotABCD) und Abbausystem (PuuABCDE) (obwohl das puuC-Gen nicht gefunden wurde, wahrscheinlich aufgrund eines Assemblierungsproblems, da diese Gene am Rand eines Contigs auftraten). Ein zusätzlicher Gencluster kodierte die komplette PaaA-K- und HpaA-I-Maschinerie für den Katabolismus von Phenylacetat und Hydroxyphenylacetat[89]. Dieser Weg ermöglicht den Abbau widerspenstiger, pflanzlicher organischer Aromastoffe, insbesondere in Meeresbakterien, die unter schwankenden Sauerstoffbedingungen im Mittelmeer gedeihen [90, 91]. Einige katabolische Reaktionen können anaerob ablaufen, insbesondere angesichts des fermentativen Potenzials dieses Bakteriums, das durch das Vorhandensein von Laktatdehydrogenasen (einige werden auf mRNA-Ebene exprimiert, Abb. 4) nahegelegt wird. Wir identifizierten auch die Gene für die Nitratatmung zu Stickoxid, einschließlich der Gene für die respiratorische Nitratreduktase NarGHIJ und die kupferabhängige Nitritreduktase NirK. Das nirK-Gen gehörte zu den am stärksten exprimierten Genen auf mRNA-Ebene in diesem Symbionten (Abb. 4). Allerdings ist Sauerstoff wahrscheinlich der wichtigste Elektronenakzeptor für diese Symbionten, da die für den cbb3- und caa3-Komplex IV kodierenden Gene auf mRNA-Ebene stark exprimiert wurden (Abb. 4).

Der Tricarbonsäurezyklus ist abgeschlossen. Der Symbiont kann Pyruvat wahrscheinlich zu Laktat fermentieren, da die Cytochrom-c-abhängigen D-Laktat- und L-Laktat-Dehydrogenasen gefunden und exprimiert wurden. Ein nahezu vollständiger Weg von Adenosylcobalamin (B12) wird kodiert und teilweise transkribiert. * Unter den vorgestellten Proteinen wurde auf Proteinebene nur die Glutaminsynthetase (glt-Gen) exprimiert. Gleichfarbige Umrisse weisen auf Gencluster hin. Die folgenden Gene werden angezeigt: Adenosin-Desaminase ada, Polyribonukleotid-Nukleotidyltransferase pnp; Cytidin-Desaminase cda; Thymidinphosphorylase deoA; Phosphopentomutase deoB; Desoxyribose-Phosphat-Aldolase deoC; Aldehyd-Alkohol-Dehydrogenase adhE; Acetyl-CoA-Carboxylase accEF-lpdE; L-Lactat-Dehydrogenase ykgEFG; L-Lactat-Dehydrogenase ldh; Citrat-Synthase gltA; Aconitase acnA; Isocitrat-Dehydrogenase idh; 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase-Komplex sucAB-lpdE; Succinat-CoA-Ligase sucCD; Succinat-Dehydrogenase sdhABC; Fumarathydratase Klasse I, aerobes FumA; Malatdehydrogenase mdh; Pyruvatdehydrogenase aceEF-lpdA; Phenylacetat-Catabolon paaA-K; 4-Hydroxyphenylacetat-Catabolon hpaB-I; Succinat-Semialdehyd-Dehydrogenase [NADP(+)] gabD; Putrescin-Catabolon puuA-D; Acetolactatsynthase ilvB; Isovaleryl-CoA-Dehydrogenase ivd; kurz-/verzweigtkettige spezifische Acyl-CoA-Dehydrogenase acadsb; Enoyl-CoA-Hydratase ech; Methylcrotonoyl-CoA-Carboxylase mcc1,2; Methylglutaconyl-CoA-Hydratase auh; 3-Hydroxyisobutyryl-CoA-Hydrolase Hibch; Hydroxyacyl-Coenzym-A-Dehydrogenase hatteH; Hydroxymethylglutaryl-CoA-Lyase hmgcl; 3-Hydroxyisobutyrat-Dehydrogenase Hibadh; Acetyl-CoA-Acyltransferase hadhb; Glutaminsynthetase glt; Glutamatdehydrogenase gdhA; Glutamin-Amidotransferase glxABC; cbb3-Typ-Cytochrom-C-Oxidase ccoNOP; Caa3-Typ-Cytochrom-C-Oxidase ccaABC; respiratorische Nitratreduktase narGHIJ, kupferhaltige Nitritreduktase nirK; Nitrat/Nitrit-Antiporter narK;. Die mutmaßlichen Transportersubstrate sind in der Abbildung aufgeführt. Glycerinaldehyd-3-phosphat, GAP; Oxalacetat, OA; 2-Oxoglutarat, 2-OG. Es werden durchschnittliche Expressionswerte von 4 Personen angezeigt.

Ein Schlüsselmerkmal des im Genom des Urechidicola-Symbionten (Flavobacteriaceae, Bacteroidota) kodierten Stoffwechsels ist sein Potenzial, Glykane (Polysaccharide) abzubauen. Bacteroidota, insbesondere Flavobacteriaceae, sind allgegenwärtige Abbauer komplexer Glykane und kommen in vielen Umgebungen vor, vom menschlichen Darmschleim bis hin zu Algenblüten im Meer [92,93,94,95]. Die Vielfalt der Glykane ist sehr groß und der Glykanabbau erfolgt durch eine Reihe kohlenhydrataktiver Enzyme (CAZymes), die oft in Polysaccharid-Verwertungsorten (PULs) organisiert sind, die typisch für Bacteroidota sind [92]. Die Hauptmerkmale von PULs sind das Vorhandensein von SusCD-Transportern: dem zelloberflächenglycanbindenden Lipoprotein SusD und dem TonB-abhängigen Transporter der Außenmembran SusC, die in mehreren Kopien in Bacteroidota-Genomen zu finden sind (96, 97). Wir identifizierten vier SusCD-Paare im Urechidicola-Symbionten, von denen zwei zu den 50 am häufigsten transkribierten Genen in den Metatranskriptomen gehörten, und ein SusC-Protein wurde in den Metaproteomen trotz der insgesamt niedrigen Proteinidentifizierungsrate für diesen Symbionten nachgewiesen. Wir stellen fest, dass die Abdeckung der genomischen Kodierungssequenzen für Urechidicola im Metatranskriptom (17 %) und Metaproteom (5 %, meist mit geringer Konfidenz) sehr gering war und daher bei diesen Analysen nur die aktivsten Merkmale erkannt wurden. Angesichts der erheblichen Fragmentierung dieses Genoms (300 Gerüste) konnten wir keine großen PULs identifizieren, dennoch wurden mehrere CAZyme gefunden und häufig geclustert (Abb. 5). Beispielsweise enthielt ein einzelnes 30.996 bp großes Contig zwei SusCD-Paare sowie mehrere CAZyme, wie z. B. DD-Carboxypeptidase EC 3.4.16.4; L-Ala-D/L-Glu-Epimerase EC 5.1.1.20; Glucosamin-6-phosphat-Desaminase EC 3.5.99.6; N-Acetylmuraminsäure-6-phosphatetherase EC 4.2.1.126; sowie ein Muropeptid-MFS-Transporter der AmpG-Familie; und Glycosylhydrolasen der Familie 18, Familie 10 und Familie 3 (Abb. 5). Somit lieferten genomische und transkriptomische Daten Hinweise auf die Glykan-abbauende Aktivität von Urechidicola. Ob die Substrate jedoch aus der Kieme (z. B. Schleim) oder aus der Umgebung stammen, bleibt unbekannt. FISH-Analysen zeigen bislang nicht eindeutig, ob es sich bei diesen Bakterien um Endo- oder Ektosymbionten der Idas-Kiemen handelt. Ein Beweis dafür, dass es sich um Ektosymbionten handeln könnte, ist, dass die Zelladhäsion bei Urechidicola eine wichtige Rolle zu spielen scheint, da eine Sequenz, die für das Protein der FAS1-Domäne (Fascilicin) kodiert, zu den 20 am häufigsten transkribierten Genen gehörte [98, 99]. Eine Hypothese, die noch untersucht werden muss, ist, ob es metabolische Übergänge zwischen Urechidicola- und Nitrincolaceae-Symbionten gibt, beispielsweise über den Austausch aromatischer Derivate des Polymerabbaus, wie Phenylacetat und Hydroxyphenylacetat [100].

Eine Phylogenie und Expression der SusD-Proteine ​​auf mRNA-Ebene (MEGA11, 576 Aminosäurepositionen, LG + G + I-Modell). Die Expressionswerte basieren nur auf einer Bibliothek eines einzelnen Idas-Individuums, in der die Expression dieser seltenen Symbionten eine nachweisbare Abdeckung aufwies. B Der größte zusammenhängende PUL (~27.000 bp) im Urechidicola-Symbionten umfasste zwei susCD-Paare sowie Gene, die Folgendes kodierten: Transkriptionsregulator, deoR; Natrium/Iodid-Cotransporter, nis; N-Acetylmuraminsäure-6-phosphat-Etherase, murQ, Glucosamin-6-phosphat-Deaminase, nagB; MFS-Permease, ampG; Aminotransferase, bioF; L-Ala-D/L-Glu-Epimerase, ycgG; N-Acetylmuramoyl-L-Alaninamidase, ampD; D-Ala-D-Ala-Carboxypeptidase, dacA; Na + /Substrat-Antiporter, nhaC; sowie Glycosidhydrolasen 3,18,171,10. Die meisten dieser Gene sind am Mureinstoffwechsel beteiligt. * Zeigt an, dass dieses Gen durch eine NCBI-Domänensuche identifiziert wurde, jedoch nicht durch dbCAN. Die vollständige Liste der CAZymes ist in der Ergänzungstabelle S2 verfügbar. Die Baumskala stellt die Anzahl der Substitutionen pro Standort dar. Gezeigt werden Expressionswerte eines einzelnen Individuums (TR4, nachweisbare Urechidicola-Bedeckung).

Der Nitrincolaceae-Symbiont kann Adenosylcobalamin (Vitamin B12) produzieren, da fast alle für seine Synthese erforderlichen Gene vorhanden sind (Abb. 4), ähnlich wie die Nintrincolaceae-Osedax-Symbionten [55, 59]. Das cobG-Gen war das einzige von 25 Genen für die Vitamin-B12-Biosynthese, das unentdeckt blieb, wahrscheinlich aufgrund der Unvollständigkeit des MAG. Viele der Vitamin-B12-Biosynthesegene wurden transkribiert und in den Metatranskriptomen nachgewiesen. Wir fanden auch die Gene für die Vitamin-B12-Biosynthese im methanoxidierenden Symbionten, der aufgrund seiner dominanten Biomasse bei den meisten Individuen wahrscheinlich ein Hauptproduzent von Adenosylcobalamin in I. modiolaeformis ist (Abb. 1). In Wirten, denen die methanoxidierenden Symbionten fehlen, könnte die B12-Produktion durch die alternativen Nitrincolaceae-Symbionten für den Holobionten von entscheidender Bedeutung sein. Nitrincolaceae, insbesondere die ASP10-02a-Linie, zu der die Symbionten gehören, sind (i) dominierende Arten in den kalten Ozeanen der Erde, (ii) werden oft mit dem Abbau von Algenblüten in Verbindung gebracht, (iii) scheinen die wichtigsten B12-Produzenten in diesen Lebensräumen zu sein und (iv) B12 spezifisch an Methylophagaceae liefern, was darauf hindeutet, dass B12-basierte ASP10-02a-Methylotroph/Autotroph-Assoziationen unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein können [61, 101]. Die B12-basierte Dynamik spielt eine Schlüsselrolle in der Wassersäule [102], aber auch im menschlichen Darm [103] und in Insektensymbiosen [104] und kann daher auch für chemosynthetische Symbiosen von entscheidender Bedeutung sein. Der Außenmembranrezeptor BtuB des Vitamin-B12-Transporters wurde in den Genomen Methyloprofundus, Thioglobus, Urechidicola und Methylophagaceae-Symbionten gefunden. Während methanoxidierende Symbionten wahrscheinlich Prototrophe für Cobalamin sind, es aber dennoch aus der Umwelt aufnehmen können, sind die anderen Symbionten Auxotrophen und möglicherweise auf seine Aufnahme angewiesen.

In Bakterien ist die Schlüsselreaktion, die möglicherweise von Cobalamin abhängt, die Methioninsynthese, da Cobalamin von der Methioninsynthase benötigt wird; Daher kann der Mangel an diesem Vitamin die DNA-Synthese und die Methionin-Regeneration behindern und zur Akkumulation von Homocystein führen [105]. Thiodubilierella scheint das für den B12-Import benötigte btuB-Gen zu fehlen; Im Gegensatz zum Thioglobus-Symbionten, der nur die Cobalamin-abhängige Methioninsynthase (MetH; EC 2.1.1.13) kodiert, verfügt Thiodubilierella jedoch sowohl über MetH als auch über die Cobalamin-unabhängige Methioninsynthase (MetE; 5-Methyltetrahydropteroyltriglutamat-Homocystein-Methyltransferase; EC 2.1). .1.14) und sind daher möglicherweise nicht auf Cobalamin für die Produktion der essentiellen Aminosäure Methionin und damit für das Wachstum angewiesen [104]. Wir nehmen daher an, dass ähnlich wie bei Insektensymbiosen [104] das Zusammenspiel zwischen Cobalaminbedarf, -synthese und -aufnahme zur Bestimmung der Komplexität der Idas-Symbiose beitragen kann. In unserem metagenomischen Datensatz scheinen die relativen Lesehäufigkeiten von Nitrincolaceae und Thiodubilierella, nicht jedoch von Nitrincolaceae- und Thioglobus-Symbionten, positiv zu korrelieren (R2 = 0,79 bzw. R2 = 0,03 für lineare Regression zentriert logarithmisch transformierter Daten). Obwohl die Korrelation der Zusammensetzungsdaten mit Vorsicht zu genießen ist, deuten unsere Ergebnisse auf die gegenseitige Abhängigkeit dieser beiden Symbiontenpopulationen hin.

Urechidicola scheint das einzige Bakterium zu sein, das zur vollständigen Denitrifikation zu N2 fähig ist. Die Nitrat- und Nitritreduktion kann durch die periplasmatischen Enzyme heterodimere Nitratreduktase (NapAB, keine Expression gefunden) und die NrfAB-Cytochrom-c552-Nitritreduktase (beide Untereinheiten wurden auf mRNA-Ebene exprimiert) katalysiert werden. Die norBC-Gene, die die respiratorische Stickoxid (NO)-Reduktase kodieren, wurden stark transkribiert. Am wichtigsten ist, dass das nosZ-Gen, das für die periplasmatische sec-abhängige Lachgasreduktase kodiert, das elfthäufigste transkribierte Gen in diesem Bakterium war. Sowohl die methanoxidierenden als auch die methylotrophen Symbionten können Nitrit zu Stickoxid oxidieren, ihnen fehlen jedoch die Gene, die für die Durchführung der verbleibenden Denitrifikationsschritte erforderlich sind. Die Nitratatmung von Symbionten kann zur Fitness von Holobionten beitragen, da sie die Energieeinsparung bei Hypoxie fördert, die durch natürliche Störungen oder geschlossene Schalenventile verursacht wird, und die Konkurrenz zwischen Wirt und Symbionten um Sauerstoff verringert [15]. Die Entfernung des giftigen Nitrit-Atmungsprodukts NO könnte den Symbionten zugute kommen [106]. Während der Urechidicola-Symbiont nur in geringer Häufigkeit vorkommt, ist eine vollständige Denitrifizierung wahrscheinlich vor allem für seine Population von Vorteil, die von überschüssigem NO profitieren kann, das vom Wirt oder den anderen Symbionten produziert wird. Wir spekulieren, dass der Urechidicola-Symbiont in einigen Fällen auch zur NO-Entfernung auf Holobiontenebene beitragen könnte.

Die I. modialiformis-Symbiose weist eine höhere Anzahl symbiontischer Arten auf als die typischen chemosynthetischen Assoziationen in den meisten anderen Wirten. Die metabolische Flexibilität in diesen Symbiosen erweitert das Spektrum der katabolisierten Substrate und ermöglicht wahrscheinlich nicht nur die Besiedlung chemosynthetischer Umgebungen, sondern auch organischer Substrate wie Holz. Diese Nährstoffplastizität könnte eine Rolle bei der Anpassung und dem evolutionären Übergang dieser Muscheln von organischen Substraten in die Tiefsee gespielt haben [107]. Dennoch beherbergen die meisten großen Bathymodiolinmuscheln, wie Gigantidas und die meisten Bathymodiolus, nur wenige Arten chemosynthetischer Bakterien, was den Vorteil der begrenzten Symbiontenvielfalt unterstreicht. Die Erweiterung der Symbiontenvielfalt und des Substratspektrums kann zu Energiekosten führen, was zu geringeren Wachstumsraten oder einer verringerten Reproduktionsleistung führt [20]. Diese Kosten können reduziert werden, da nur der Symbiont, der das lokal reichlich vorhandene Substrat nutzen kann, zu hohen Abundanzen heranwächst. Beispielsweise dominiert bei Sickerstellen und Solebecken, wo das Hauptsubstrat Methan ist, der methanotrophe Symbiont hinsichtlich der Biomasse. Wir gehen davon aus, dass die sekundären Symbionten auch ohne relevante Mengen externer organischer Substrate zusätzliche Vorteile bieten könnten, darunter das Recycling und die effiziente Nutzung von Ressourcen wie NO, Methanol und Formiat sowie die gemeinsame Nutzung von Gütern wie Vitamin B12 (Abb . 6). Einige dieser positiven Interaktionen haben Äquivalente in frei lebenden Gemeinschaften, was darauf hindeutet, dass sich symbiotische Interaktionen auf der Grundlage der bestehenden Interaktionen entwickelt haben könnten.

C1-Routen (gelb), Stickstoff (grün) und Makromoleküle (schwarz) sind durch Pfeile hervorgehoben. Für Nitrat umfassen die Wege sowohl assimilatorische als auch dissimilatorische Wege. Ein Mitochondrium ist enthalten (mt). DIC ist gelöster anorganischer Kohlenstoff.

DNA- und RNA-Rohdaten sowie Symbionten-Metagenom-assemblierte Genome wurden beim NCBI mit der Projektzugangsnummer PRJNA930646 hinterlegt. Die Massenspektrometrie-Proteomikdaten wurden über das Partner-Repository PRIDE [108] mit der Datensatzkennung PXD040273 beim ProteomeXchange-Konsortium hinterlegt (Rezensentenzugriff unter https://www.ebi.ac.uk/pride/login mit Benutzername: reviewer_pxd040273@ebi .ac.uk und Passwort: 1Td7u0kv).

Dubilier N, Bergin C, Lott C. Symbiotische Vielfalt bei Meerestieren: die Kunst, die Chemosynthese zu nutzen. Nat Rev Microbiol. 2008;6:725–40.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Sogin EM, Kleiner M, Borowski C, Gruber-Vodicka HR, Dubilier N. Leben im Dunkeln: phylogenetische und physiologische Vielfalt chemosynthetischer Symbiosen. Annu Rev Microbiol. 2021;75:695–718.

Artikel PubMed Google Scholar

Sato Y, Wippler J, Wentrup C, Ansorge R, Sadowski M, Gruber-Vodicka H, ​​et al. Die Treue variiert in der Symbiose zwischen einem keimlosen Meereswurm und seinem mikrobiellen Konsortium. Mikrobiom. 2022;10:178.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Russell SL. Der Übertragungsmodus hängt mit dem Umgebungstyp und den Taxa über Bakterien-Eukaryoten-Symbiosen hinweg zusammen: eine systematische Überprüfung und Metaanalyse. FEMS Microbiol Lett. 2019;366:fnz013.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Polzin J, Arevalo P, Nussbaumer T, Polz MF, Bright M. Polyklonale Symbiontenpopulationen in hydrothermalen Entlüftungsröhrenwürmern und der Umwelt. Proc R Soc B Biol Sci. 2019;286:20181281.

Artikel CAS Google Scholar

Romero Picazo D, Dagan T, Ansorge R, Petersen JM, Dubilier N, Kupczok A. Horizontal übertragene Symbiontenpopulationen in Tiefseemuscheln werden genetisch isoliert. ISME J. 2019;13:2954–68.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Ücker M, Ansorge R, Sato Y, Sayavedra L, Breusing C, Dubilier N. Tiefseemuscheln aus einer Hybridzone auf dem Mittelatlantischen Rücken beherbergen genetisch nicht unterscheidbare Symbionten. ISME J. 2021;15:3076–83.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Batstone RT, Carscadden KA, Afkhami ME, Frederickson ME. Verwendung der Nischenbreitentheorie zur Erklärung der Generalisierung in Mutualismen. Ökologie. 2018;99:1039–50.

Artikel PubMed Google Scholar

Ansorge R, Romano S, Sayavedra L, Porras MÁG, Kupczok A, Tegetmeyer HE, et al. Funktionelle Vielfalt ermöglicht die Koexistenz mehrerer Symbiontenstämme in Tiefseemuscheln. Nat Microbiol. 2019;4:2487–97.

Artikel PubMed Google Scholar

Liu J, Liu H, Zhang H. Phylogenie und evolutionäre Strahlung der Meeresmuscheln (Bivalvia: Mytilidae) basierend auf mitochondrialen und nuklearen Genen. Mol Phylogenet Evol. 2018;126:233–40.

Artikel PubMed Google Scholar

Brzechffa C, Goffredi SK. Gegensätzliche Einflüsse auf die bakterielle Symbiontenspezifität durch gleichzeitig vorkommende Tiefseemuscheln und Röhrenwürmer. Environ Microbiol Rep. 2021;13:104–11.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wang H, Zhang H, Zhong Z, Sun Y, Wang M, Chen H, et al. Molekulare Analysen der Kiemensymbiose der Bathymodiolinmuschel Gigantidas platifrons. iScience. 2021;24:101894.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Riekenberg PM, Carney RS, Fry B. Trophische Plastizität der methanotrophen Muschel Bathymodiolus childressi im Golf von Mexiko. Mar Ecol Prog Ser. 2016;547:91–106.

Artikel CAS Google Scholar

Wang H, Zhang H, Wang M, Chen H, Lian C, Li C. Eine vergleichende transkriptomische Analyse beleuchtet die Wirt-Symbionten-Interaktionen in der Tiefseemuschel Bathymodiolus platifrons. Deep Res Teil I Oceanogr Res Pap. 2019;151:103082.

Artikel Google Scholar

Ponnudurai R, Kleiner M, Sayavedra L, Petersen JM, Moche M, Otto A, et al. Stoffwechsel- und physiologische Wechselwirkungen in der Bathymodiolus azoricus-Symbiose. ISME J. 2017;11:463–77.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Rodrigues CF, Laming SR, Gaudron SM, Oliver G, Le Bris N, Duperron S. Eine traurige Geschichte: Hat die kleine Muschel Idas argenteus ihre Symbionten verloren? Biol J Linn Soc. 2015;114:398–405.

Artikel Google Scholar

Raggi L, Schubotz F, Hinrichs KU, Dubilier N, Petersen JM. Bakterielle Symbionten von Bathymodiolus-Muscheln und Escarpia-Röhrenwürmern aus Chapopote, einem Asphaltsicker im südlichen Golf von Mexiko. Umwelt Mikrobiol. 2013;15:1969–87.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Duperron S, Sibuet M, MacGregor BJ, Kuypers MMM, Fisher CR, Dubilier N. Diversität, relative Häufigkeit und Stoffwechselpotenzial bakterieller Endosymbionten in drei Bathymodiolus-Muschelarten aus kalten Sickerstellen im Golf von Mexiko. Umwelt Mikrobiol. 2007;9:1423–38.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Rubin-Blum M, Antony CP, Borowski C, Sayavedra L, Pape T, Sahling H, et al. Kurzkettige Alkane versorgen Muscheln und Cycloclasticus-Symbionten aus Tiefsee-Gas- und Ölquellen mit Energie. Nat Microbiol. 2017;2:17093.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Laming SR, Szafranski KM, Rodrigues CF, Gaudron SM, Cunha MR, Hilário A, et al. Unbeständig oder treu: Die Rolle des Wirts und des Umweltkontexts bei der Bestimmung der Symbiontenzusammensetzung in zwei Bathymodiolinmuscheln. Plus eins. 2015;10:e0144307.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Laming SR, Duperron S, Cunha MR, Gaudron SM. Sesshaft, symbiotisch, dann geschlechtsreif: adaptive Entwicklungsanatomie in der Tiefsee, chemosymbiotische Muschel Idas modiolaeformis. Mar Biol. 2014;161:1319–33.

Artikel Google Scholar

Duperron S, Halary S, Lorion J, Sibuet M, Gaill F. Unerwartetes gleichzeitiges Auftreten von sechs bakteriellen Symbionten in den Kiemen der kalten Sickermuschel Idas sp. (Bivalvia: Mytilidae). Umwelt Mikrobiol. 2008;10:433–45.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Rodrigues CF, Cunha MR, Génio L, Duperron S. Ein komplexes Bild der Zusammenhänge zwischen zwei Wirtsmuscheln und symbiotischen Bakterien im Nordostatlantik. Naturwissenschaften. 2013;100:21–31.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Rubin-Blum M, Antler G, Turchyn AV, Tsadok R, Goodman-Tchernov BN, Shemesh E, et al. Kohlenwasserstoffbedingte mikrobielle Prozesse in den tiefen Sedimenten des levantinischen Beckens im östlichen Mittelmeerraum. FEMS Microbiol Ecol. 2014;87:780–96.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Herut B, Rubin-Blum M, Sisma-Ventura G, Jacobson Y, Bialik OM, Ozer T, et al. Entdeckung und chemische Zusammensetzung der östlichsten anoxischen Solebecken der Tiefsee im östlichen Mittelmeer. Front Mar Sci. 2022;9:1040681.

Artikel Google Scholar

Coleman DF, Austin JA, Ben-Avraham Z, Ballard RD. Erkundung des Kontinentalrandes Israels: „Telepräsenz“ bei der Arbeit. Eos, Trans Am Geophys Union. 2011;92:81–82.

Artikel Google Scholar

Gadol O, Tibor G, ten Brink U, Hall JK, Groves-Gidney G, Bar-Am G, et al. Die halbautomatische bathymetrische Spektralzerlegung beschreibt die Auswirkungen der Massenverschwendung auf die morphologische Entwicklung des Kontinentalhangs vor der Küste Israels. Beckenres. 2020;32:1166–93.

Artikel Google Scholar

Wiśniewski JR, Zougman A, Nagaraj N, Mann M. Universelle Probenvorbereitungsmethode für die Proteomanalyse. Nat-Methoden. 2009;6:359–62.

Artikel PubMed Google Scholar

Assié A, Leisch N, Meier DV, Gruber-Vodicka H, ​​Tegetmeyer HE, Meyerdierks A, et al. Horizontale Erfassung eines Patchwork-Calvin-Zyklus durch symbiotische und frei lebende Campylobacterota (ehemals Epsilonproteobacteria). ISME J. 2020;14:104–22.

Artikel PubMed Google Scholar

Mordant A, Kleiner M. Bewertung von Methoden zur Probenkonservierung und -lagerung für die metaproteomische Analyse von Darmmikrobiomen. Mikrobiol-Spektr. 2021;9:e01877–21.

Kleiner M, Thorson E, Sharp CE, Dong X, Liu D, Li C, et al. Bewertung der Biomassebeiträge von Arten in mikrobiellen Gemeinschaften mittels Metaproteomik. Nat Commun. 2017;8:1558.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Prjibelski A, Antipov D, Meleshko D, Lapidus A, Korobeynikov A. Verwendung von SPAdes de novo Assembler. Aktuelles Protokoll Bioinforma. 2020;70:e102.

Artikel CAS Google Scholar

Wu YW, Simmons BA, Sänger SW. MaxBin 2.0: ein automatisierter Binning-Algorithmus zur Wiederherstellung von Genomen aus mehreren metagenomischen Datensätzen. Bioinformatik. 2015;32:605–7.

Artikel PubMed Google Scholar

Sieber CMK, Probst AJ, Sharrar A, Thomas BC, Hess M, Tringe SG, et al. Wiederherstellung von Genomen aus Metagenomen mittels einer Dereplikations-, Aggregations- und Bewertungsstrategie. Nat Microbiol. 2018;3:836–43.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kang DD, Li F, Kirton E, Thomas A, Egan R, An H, et al. MetaBAT 2: ein adaptiver Binning-Algorithmus für eine robuste und effiziente Genomrekonstruktion aus Metagenom-Assemblys. PeerJ. 2019;2019:e7359.

Artikel Google Scholar

Nissen JN, Johansen J, Allesøe RL, Sønderby CK, Armenteros JJA, Grønbech CH, et al. Verbessertes Binning und Assemblieren von Metagenomen mithilfe von Deep-Variational-Autoencodern. Nat Biotechnol. 2021;39:555–60.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kieser S, Brown J, Zdobnov EM, Trajkovski M, McCue LA. ATLAS: ein Snakemake-Workflow zum Zusammenstellen, Annotieren und genomischen Binning von Metagenomsequenzdaten. BMC Bioinformatik. 2020;21:257.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Chkolovski A, Parks DH, Woodcroft BJ, Tyson GW CheckM2: ein schnelles, skalierbares und genaues Tool zur Bewertung der mikrobiellen Genomqualität mithilfe von maschinellem Lernen. bioRxiv 2022; 2022.07.11.499243v1.

Gurevich A, Saveliev V, Vyahhi N, Tesler G. QUAST: Qualitätsbewertungstool für Genomassemblierungen. Bioinformatik. 2013;29:1072–5.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chaumeil PA, Mussig AJ, Hugenholtz P, Parks DH. GTDB-Tk v2: Speicherfreundliche Klassifizierung mit der Genom-Taxonomie-Datenbank. Bioinformatik. 2022;38:5315–6.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Aziz RK, Bartels D, Best AA, DeJongh M, Disz T, Edwards RA, et al. Der RAST-Server: schnelle Annotationen mittels Subsystemtechnik. BMC-Genomik. 2008;9:75.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Liao Y, Smyth GK, Shi W. FeatureCounts: ein effizientes Allzweckprogramm zum Zuweisen von Sequenzlesevorgängen zu genomischen Merkmalen. Bioinformatik. 2014;30:923–30.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wagner GP, Kin K, Lynch VJ. Messung der mRNA-Häufigkeit mithilfe von RNA-seq-Daten: Die RPKM-Messung ist bei den Proben inkonsistent. Theorie Biosci. 2012;131:281–5.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Minh BQ, Schmidt HA, Chernomor O, Schrempf D, Woodhams MD, Von Haeseler A, et al. IQ-TREE 2: Neue Modelle und effiziente Methoden zur phylogenetischen Inferenz im genomischen Zeitalter. Mol Biol Evol. 2020;37:1530–4.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tamura K, Stecher G, Kumar S. MEGA11: molekulare evolutionäre genetische Analyse Version 11. Mol Biol Evol. 2021;38:3022–7.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Katoh K, Standley DM. MAFFT Multiple Sequence Alignment-Software Version 7: Verbesserungen bei Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Mol Biol Evol. 2013;30:772–80.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lee MD, Ponty Y. GToTree: ein benutzerfreundlicher Workflow für die Phylogenomik. Bioinformatik. 2019;35:4162–4.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Price MN, Dehal PS, Arkin AP. Fasttree: Berechnung großer Bäume mit minimaler Evolution mit Profilen anstelle einer Distanzmatrix. Mol Biol Evol. 2009;26:1641–50.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Meng G, Li Y, Yang C, Liu S. MitoZ: ein Toolkit für die Zusammenstellung, Annotation und Visualisierung des mitochondrialen Genoms von Tieren. Nukleinsäuren Res. 2019;47:e63.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ayad LAK, Pissis SP. MARS: Verbesserung der Ausrichtung mehrerer kreisförmiger Sequenzen mithilfe verfeinerter Sequenzen. BMC-Genomik. 2017;18:86.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Amann RI, Binder BJ, Olson RJ, Chisholm SW, Devereux R, Stahl DA. Kombination von 16S-rRNA-zielgerichteten Oligonukleotidsonden mit Durchflusszytometrie zur Analyse gemischter mikrobieller Populationen. Appl Environ Microbiol. 1990;56:1919–25.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wallner G, Amann R, Beisker W. Optimierung der fluoreszierenden In-situ-Hybridisierung mit rRNA-zielgerichteten Oligonukleotidsonden für die durchflusszytometrische Identifizierung von Mikroorganismen. Zytometrie. 1993;14:136–43.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Russell SL, Pepper-Tunick E, Svedberg J, Byrne A, Ruelas Castillo J, Vollmers C, et al. Horizontale Übertragung und Rekombination erhalten für immer junge bakterielle Symbiontengenome. PLUS Genet. 2020;16:e1008935.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ansorge R, Romano S, Sayavedra L, Rubin-Blum M, Gruber-Vodicka H, ​​Scilipoti S, et al. Das verborgene Pangenom: Vergleichende Genomik enthüllt die allgegenwärtige Vielfalt symbiotischer und frei lebender schwefeloxidierender Bakterien. bioRxiv. 2020; 2020.12.11.421487; https://doi.org/10.1101/2020.12.11.421487.

Goffredi SK, Yi H, Zhang Q, Klann JE, Struve IA, Vrijenhoek RC. Genomische Vielseitigkeit und funktionelle Variation zwischen zwei dominanten heterotrophen Symbionten von Tiefsee-Osedax-Würmern. ISME J. 2014;8:908–24.

Artikel PubMed Google Scholar

Salathé RM, Vrijenhoek RC. Zeitliche Variation und mangelnde Wirtsspezifität bei bakteriellen Endosymbionten von Osedax-Knochenwürmern (Polychaeta: Siboglinidae). BMC Evol Biol. 2012;12:189.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Hewitt OH, Díez C, Sergi V. Mikrobielle Erkenntnisse aus knochenfressenden Flachwasserwürmern der Antarktis und des Mittelmeers. Polar Biol. 2020;43:1605–21.

Artikel Google Scholar

Lian J, Zheng X, Zhuo X, Chen YL, He C, Zheng Q, et al. Mikrobielle Umwandlung verschiedener exogener Substrate in eine analoge Zusammensetzung widerspenstiger gelöster organischer Stoffe. Umwelt Mikrobiol. 2021;23:2389–403.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Martín-Durán J, Moggioli G, Panossian B, Sun Y, Thiel D, Martin-Zamora F, et al. Bestimmte genomische Routen liegen dem Übergang zu spezialisierten symbiotischen Lebensstilen bei Tiefsee-Ringelwürmern zugrunde. Res. qm. 2022; rs-2049397.

Munson-McGee JH, Lindsay MR, Sintes E, Brown JM, D'Angelo T, Brown J, et al. Entkopplung von Atmungsraten und Abundanz im marinen Prokaryoplankton. Natur. 2022;612:764–70.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bertrand EM, McCrow JP, Moustafa A, Zheng H, McQuaid JB, Delmont TO, et al. Phytoplankton-Bakterien-Wechselwirkungen vermitteln die Mikronährstoffkolimitierung am küstennahen Meereisrand der Antarktis. Proc Natl Acad Sci USA. 2015;112:9938–43.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shin SK, Yi H. Urechidicola croceus gen. Nov., sp. nov., ein Mitglied der Familie Flavobacteriaceae. Int J Syst Evol Microbiol. 2020;70:1751–7.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Wasmund K, Pelikan C, Schintlmeister A, Wagner M, Watzka M, Richter A, et al. Genomische Einblicke in verschiedene Bakterientaxa, die extrazelluläre DNA in Meeressedimenten abbauen. Nat Microbiol. 2021;6:885–98.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kalyuzhnaya MG, Yang S, Rozova ON, Smalley NE, Clubb J, Lamb A, et al. Hocheffiziente Methan-Biokatalyse in einem methanotrophen Bakterium entdeckt. Nat Commun. 2013;4:2785.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Hirayama H, Takaki Y, Abe M, Imachi H, Ikuta T, Miyazaki J, et al. Multispezies-Populationen des methanotrophen Methyloprofundus und Kultivierung einer wahrscheinlich dominanten Art aus dem Tiefsee-Hydrothermalfeld Iheya North. Appl Environ Microbiol. 2022;88:e0075821.

Artikel PubMed Google Scholar

Meulepas RJW, Jagersma CG, Khadem AF, Stams AJM, Lens PNL. Einfluss methanogener Substrate auf die anaerobe Oxidation von Methan und die Sulfatreduktion durch eine anaerobe methanotrophe Anreicherung. Appl Microbiol Biotechnol. 2010;87:1499–506.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Xin J, Zhang Y, Zhang S, Xia C, Li S. Methanolproduktion aus CO2 durch ruhende Zellen des methanotrophen Bakteriums Methylosinus trichosporium IMV 3011. J Basic Microbiol. 2007;47:426–35.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gilman A, Fu Y, Hendershott M, Chu F, Puri AW, Smith AL, et al. Sauerstofflimitierter Stoffwechsel im Methanotrophen Methylomicrobium buryatense 5GB1C. PeerJ. 2017;5:e3945.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

van Grinsven S, Sinninghe Damsté JS, Harrison J, Villanueva L. Einfluss der Verfügbarkeit von Elektronenakzeptoren auf Methan-beeinflusste Mikroorganismen in einer Anreicherungskultur, die aus einem geschichteten See gewonnen wurde. Vordere Mikrobiol. 2020;11:715.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

van Grinsven S, Sinninghe Damsté JS, Harrison J, Polerecky L, Villanueva L. Nitrat fördert die Übertragung von Methan-abgeleitetem Kohlenstoff aus dem methanotrophen Methylobacter sp. zum Methylotrophen Methylotenera sp. in eutrophiertem Seewasser. Limnol Oceanogr. 2021;66:878–91.

Artikel Google Scholar

Jormakka M, Byrne B, Iwata S. Formiatdehydrogenase – Ein vielseitiges Enzym in sich verändernden Umgebungen. Curr Opin Struct Biol. 2003;13:418–23.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Iwadate Y, Funabasama N, Kato JI. Beteiligung von Formiatdehydrogenasen an der Toleranz gegenüber oxidativem Stress in der stationären Phase in Escherichia coli. FEMS Microbiol Lett. 2017;364:1–8.

Artikel Google Scholar

Abaibou H, Pommier J, Benoit S, Giordano G, Mandrand-Berthelot MA, Benoit P, et al. Expression und Charakterisierung des fdo-Locus von Escherichia coli und eine mögliche physiologische Rolle der aeroben Formiatdehydrogenase. J Bakteriol. 1995;177:7141–9.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sawers G, Heider J, Zehelein E, Bock A. Expression und Operonstruktur der sel-Gene von Escherichia coli und Identifizierung eines dritten selenhaltigen Formiatdehydrogenase-Isoenzyms. J Bakteriol. 1991;173:4983–93.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pietzke M, Meiser J, Vazquez A. Formiatstoffwechsel in Gesundheit und Krankheit. Mol Metab. 2020;33:23–37.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Robinson JJ, Scott KM, Swanson ST, O'Leary MH, Horken K, Tabitha FR, et al. Kinetischer Isotopeneffekt und Charakterisierung von RubisCO der Form II aus den chemoautotrophen Endosymbionten des hydrothermalen Schlotröhrenwurms Riftia pachyptila. Limnol Oceanogr. 2003;48:48–54.

Artikel CAS Google Scholar

Horken KM, Tabita FR. Eng verwandte Form-I-Ribulosebisphosphat-Carboxylase/Oxygenase-Moleküle, die unterschiedliche CO2/O2-Substratspezifitäten besitzen. Arch Biochem Biophys. 1999;361:183–94.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Berg IA. Ökologische Aspekte der Verteilung verschiedener autotropher CO2-Fixierungswege. Appl Environ Microbiol. 2011;77:1925–36.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zheng P, Wang M, Li C, Sun X, Wang X, Sun Y, et al. Einblicke in Tiefseeanpassungen und Wirt-Symbionten-Interaktionen: Eine vergleichende Transkriptomstudie an Bathymodiolus-Miesmuscheln und ihren Küstenverwandten. Mol Ecol. 2017;26:5133–48.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Quasem I, Achille AN, Caddick BA, Carter TA, Daniels C, Delaney JA, et al. Eigenartiger Zitronensäurezyklus des Chemolithoautotrophen hydrothermalen Schlots Hydrogenovibrio crunogenus und Einblicke in den Kohlenstoffstoffwechsel durch obligate Autotrophe. FEMS Microbiol Lett. 2017;364:fnx148.

Artikel Google Scholar

Wood AP, Aurikko JP, Kelly DP. Eine Herausforderung für die Molekularbiologie und Biochemie des 21. Jahrhunderts: Was sind die Ursachen für obligate Autotrophie und Methantrophie? FEMS Microbiol Rev. 2004;28:335–52.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Antony CP, Doronina NV, Boden R, Trotsenko YA, Shouche YS, Colin Murrell J. Methylophaga lonarensis sp. nov., ein mäßig haloalkaliphiler Methylotropher, der aus den Soda-See-Sedimenten eines Meteoriteneinschlagskraters isoliert wurde. Int J Syst Evol Microbiol. 2012;62:1613–8.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Shmareva MN, Doronina NV, Tarlachkov SV, Vasilenko OV, Trotsenko YA. Methylophagamuralis Bur 1, ein haloalkaliphiler Methylotropher, der aus dem Khilganta-Sodasee (Südtransbaikalien, Republik Burjatien) isoliert wurde. Microbiol (Russische Fed). 2018;87:33–46.

CAS Google Scholar

Kim HG, Doronina NV, Trotsenko YA, Kim SW. Methylophaga aminisulfidivonas sp. nov., ein eingeschränkt fakultativ methylotrophes Meeresbakterium. Int J Syst Evol Microbiol. 2007;57:2096–101.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Chistoserdova L, Lapidus A, Han C, Goodwin L, Saunders L, Brettin T, et al. Genom von Methylobacillus flagellatus, molekulare Grundlage für die obligate Methylotrophie und polyphyletischer Ursprung der Methylotrophie. J Bakteriol. 2007;189:4020–7.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Perez M, Breusing C, Angers B, Beinart RA, Won YJ, Young CR. Divergente Wege in der Evolutionsgeschichte mütterlicherseits übertragener Muschelsymbionten. Proc R Soc B Biol Sci. 2022;289:20212137.

Artikel CAS Google Scholar

Dede B, Hansen CT, Neuholz R, Schnetger B, Kleint C, Walker S, et al. Nischendifferenzierung schwefeloxidierender Bakterien (SUP05) in hydrothermalen Unterwasserfahnen. ISME J. 2022;16:1479–90.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schmitz RA, Peeters SH, Versantvoort W, Picone N, Pol A, Jetten MSM, et al. Verrukomikrobielle Methanotrophe: Ökophysiologie metabolisch vielseitiger Acidophiler. FEMS Microbiol Rev. 2021;45:fuab007.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Luengo JM, García JL, Olivera ER. Das Phenylacetyl-CoA-Katabolon: eine komplexe katabolische Einheit mit breiten biotechnologischen Anwendungen. Mol Mikrobiol. 2001;39:1434–42.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bugg TDH, Ahmad M, Hardiman EM, Rahmanpour R. Wege zum Abbau von Lignin in Bakterien und Pilzen. Nat Prod Rep. 2011;28:1883.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Woo HL, Hazen TC. Anreicherung von Bakterien aus dem östlichen Mittelmeer, die über den Phenylacetyl-CoA-Weg am Ligninabbau beteiligt sind. Vordere Mikrobiol. 2018;9:922.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Martens EC, Koropatkin NM, Smith TJ, Gordon JI. Komplexer Glykankatabolismus durch die menschliche Darmmikrobiota: Das Bacteroidetes sus-ähnliche Paradigma. J Biol. Chem. 2009;284:24673–7.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ndeh D, Gilbert HJ. Biochemie der komplexen Glykan-Depolymerisation durch die menschliche Darmmikrobiota. FEMS Microbiol Rev. 2018;42:146–64.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Martens EC, Chiang HC, Gordon JI. Die Glykan-Nahrung in der Schleimhaut verbessert die Fitness und Übertragung eines saccharolytischen menschlichen Darmbakterien-Symbionten. Zellwirtsmikrobe. 2008;4:447–57.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fernández-Gómez B, Richter M, Schüler M, Pinhassi J, Acinas SG, González JM, et al. Ökologie mariner Bakteroiden: Ein vergleichender genomischer Ansatz. ISME J. 2013;7:1026–37.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Reeves AR, D'Elia JN, Frias J, Salyers AA. Ein Bacteroides thetaiotaomicron-Außenmembranprotein, das für die Nutzung von Maltooligosacchariden und Stärke essentiell ist. J Bakteriol. 1996;178:823–30.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Grondin JM, Tamura K, Déjean G, Abbott DW, Brumer H Polysaccharid-Nutzungsorte: Förderung mikrobieller Gemeinschaften. J Bakteriol. 2017;199.

Williams TJ, Wilkins D, Long E, Evans F, Demaere MZ, Raftery MJ, et al. Mithilfe von Metagenomik und Metaproteomik wurde die Rolle planktonischer Flavobakterien bei der Verarbeitung organischer Algensubstanz an der Küste der Ostantarktis aufgeklärt. Umwelt Mikrobiol. 2013;15:1302–17.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Moody RG, Williamson MP. Struktur und Funktion eines bakteriellen Fasciclin-I-Domänenproteins verdeutlicht die Funktion verwandter Zelladhäsionsproteine ​​wie TGFBIp und Periostin. FEBS Open Bio. 2013;3:71–77.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Liu D, Yan X, Si M, Deng X, Min X, Shi Y, et al. Biokonversion von Lignin in Biokunststoffe durch Pandoraea sp. B-6: molekularer Mechanismus. 2019;26:2761–70.

Delmont TO, Murat Eren A, Vineis JH, Post AF. Genomrekonstruktionen weisen auf die Aufteilung ökologischer Funktionen innerhalb einer Phytoplanktonblüte im Amundsenmeer in der Antarktis hin. Vordere Mikrobiol. 2015;6:1–19.

Artikel Google Scholar

Sañudo-Wilhelmy SA, Gobler CJ, Okbamichael M, Taylor GT. Regulierung der Phytoplanktondynamik durch Vitamin B12. Geophys Res Lett. 2006;33:10–13.

Artikel Google Scholar

Degnan PH, Taga ME, Goodman AL. Vitamin B12 als Modulator der mikrobiellen Darmökologie. Zellmetabolismus 2014;20:769–78.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

McCutcheon JP, McDonald BR, Moran NA. Konvergente Evolution metabolischer Rollen in bakteriellen Co-Symbionten von Insekten. Proc Natl Acad Sci USA. 2009;106:15394–9.

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Roth JR, Lawrence JG, Bobik TA. Cobalamin (Coenzym B12): Synthese und biologische Bedeutung. Annu Rev Microbiol. 1996;50:137–81.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Porrini C, Ramarao N, Tran SL. Dr. NO und Mr. Toxic – Die vielseitige Rolle von Stickoxid. Biol. Chem. 2020;401:547–72.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Miyazaki JI, de Oliveira Martins L, Fujita Y, Matsumoto H, Fujiwara Y. Evolutionsprozess von Tiefsee-Bathymodiolus-Muscheln. Plus eins. 2010;5:e10363.

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Perez-Riverol Y, Bai J, Bandla C, García-Seisdedos D, Hewapathirana S, Kamatchinathan S, et al. Die PRIDE-Datenbankressourcen im Jahr 2022: eine Drehscheibe für massenspektrometriebasierte Proteomik-Beweise. Nukleinsäuren Res. 2022;50:D543–D552.

Artikel CAS PubMed Google Scholar

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Wir danken allen Personen, die während der Expeditionen geholfen haben, einschließlich des technischen und wissenschaftlichen Personals an Bord, der Kapitäne und Besatzungsmitglieder der R/V Bat Galim und E/V Nautilus sowie den Teams, die die ROVs „Hercules“ und „Yona“ bedienen. Für diese Forschung wurden Proben und Daten verwendet, die vom E/V Nautilus Exploration Program – Expedition NA019 – bereitgestellt wurden. Wir danken Sharon Tal von der Histology Service Unit der Universität Haifa und Boris Shklyar von der Bioimaging Unit der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Haifa. Wir danken Dr. Heather Maughan für die Bearbeitung und das Feedback zum Manuskript. Diese Studie wurde von der Israeli Science Foundation (ISF, Zuschuss 913/19 an MR-B), der US-Israel Binational Science Foundation (BSF, Zuschuss Nr. 2019055 an MR-B und MK), dem israelischen Energieministerium ( Zuschuss Nr. 221-17-002 an MR-B) und die US National Science Foundation (Zuschuss IOS 2003107 an MK).

Abteilung für Biologie, National Institute of Oceanography, Israel Oceanographic and Limnological Research (IOLR), Haifa, 3108000, Israel

Tal Zvi-Kedem & Maxim Rubin-Blum

Morris Kahn Marine Research Station, Abteilung für Meeresbiologie, Leon H. Charney School of Marine Sciences, Universität Haifa, Haifa, 3498838, Israel

Tal Zvi-Kedem & Dan Tchernov

Abteilung für Pflanzen- und Mikrobenbiologie, North Carolina State University, Raleigh, NC, 27695, USA

Simina Vintila & Manuel Kleiner

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TZ-K, MR-B und DT haben diese Studie konzipiert. TZ-K führte Mikroskopie durch. MR-B führte Bioinformatik durch. SV und MK führten Proteomik durch. MR-B und TZ-K haben die Daten zusammengestellt. MR-B, DT und MK haben Fördermittel eingeworben. TZ-K, MR-B und MK haben den Artikel unter Beteiligung aller Co-Autoren verfasst.

Korrespondenz mit Maxim Rubin-Blum.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Zvi-Kedem, T., Vintila, S., Kleiner, M. et al. Stoffwechselübergänge zwischen mehreren Symbionten könnten den Tiefsee-Bathymodiolinmuscheln zugute kommen. ISME COMMUN. 3, 48 (2023). https://doi.org/10.1038/s43705-023-00254-4

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Eingegangen: 18. April 2023

Überarbeitet: 25. April 2023

Angenommen: 11. Mai 2023

Veröffentlicht: 20. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s43705-023-00254-4

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