Análisis genómico de CZ1 revela módulos de fijación de carbono eficientes
Autores: Bai, Xiaohui; Wang, Honghui; Cheng, Wenbin; Wang, Junjun; Ma, Mengyang; Hu, Haihang; Song, Zilong; Ma, Hongguang; Fan, Yan; Du, Chenyu; Xu, Jingcheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis genómico de CZ1 revela módulos de fijación de carbono eficientes
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Cianobacterias
CCM
CZ1
Fijación de carbono
NDH-1
Transportadores de HCO
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Las cianobacterias, uno de los microorganismos fotoautótrofos más extendidos en la Tierra, han evolucionado un mecanismo de concentración de CO inorgánico (CCM) para adaptarse a una variedad de hábitats, especialmente en entornos limitados en CO. , una cianobacteria filamentosa, es común en una variedad de entornos y está bien adaptada a ambientes de bajo carbono inorgánico. Sin embargo, actualmente se sabe poco sobre el CCM de , en particular su módulo de fijación de carbono eficiente. En este estudio, aislamos y purificamos la cianobacteria CZ1 de la cuenca del río Xin"anjiang y la identificamos como mediante secuenciación de 16S rRNA. El análisis del genoma reveló que CZ1 contiene proteínas de la envoltura de beta-carboxisomas y forma 1B de Rubisco, lo que la clasifica como perteneciente a las beta-cianobacterias. Un análisis adicional reveló que CZ1 emplea un CCM fino que involucra dos sistemas de captación de CO NDH-1 y NDH-1, tres transportadores de HCO (SbtA, BicA y BCT1), y dos anhidrasa carbónicas carboxisomales. Notablemente, encontramos que NDH-1 y NDH-1 están ubicados cerca uno del otro en el genoma de CZ1 y están en disposición de espalda con el operón, lo que es un nuevo arreglo genético. Además, CZ1 codifica dos simportadores Na/HCO de alta afinidad (SbtA1 y SbtA2), tres transportadores de HCO dependientes de Na de baja afinidad (BicA1, BicA2 y BicA3), y un BCT1; es raro que una sola cepa codifique todos los tres transportadores de bicarbonato en tales grandes cantidades. Curiosamente, CZ1 también codifica de manera única dos anhidras carbónicas activas, CcaA1 y CcaA2, que también son raras. En conjunto, todos estos resultados indicaron que CZ1 es más eficiente en la fijación de CO. Además, en comparación con el arreglo genético de CCM reportado de las cianobacterias, el patrón de distribución de genes relacionados con CCM de CZ1 fue completamente diferente, lo que indica una estructura de organización genética novedosa. Estos resultados pueden enriquecer nuestra comprensión del arreglo genético relacionado con CCM de las cianobacterias y proporcionar apoyo de datos para la posterior mejora y aumento de biomasa a través de la fotosíntesis cianobacteriana.
Descripción
Las cianobacterias, uno de los microorganismos fotoautótrofos más extendidos en la Tierra, han evolucionado un mecanismo de concentración de CO inorgánico (CCM) para adaptarse a una variedad de hábitats, especialmente en entornos limitados en CO. , una cianobacteria filamentosa, es común en una variedad de entornos y está bien adaptada a ambientes de bajo carbono inorgánico. Sin embargo, actualmente se sabe poco sobre el CCM de , en particular su módulo de fijación de carbono eficiente. En este estudio, aislamos y purificamos la cianobacteria CZ1 de la cuenca del río Xin"anjiang y la identificamos como mediante secuenciación de 16S rRNA. El análisis del genoma reveló que CZ1 contiene proteínas de la envoltura de beta-carboxisomas y forma 1B de Rubisco, lo que la clasifica como perteneciente a las beta-cianobacterias. Un análisis adicional reveló que CZ1 emplea un CCM fino que involucra dos sistemas de captación de CO NDH-1 y NDH-1, tres transportadores de HCO (SbtA, BicA y BCT1), y dos anhidrasa carbónicas carboxisomales. Notablemente, encontramos que NDH-1 y NDH-1 están ubicados cerca uno del otro en el genoma de CZ1 y están en disposición de espalda con el operón, lo que es un nuevo arreglo genético. Además, CZ1 codifica dos simportadores Na/HCO de alta afinidad (SbtA1 y SbtA2), tres transportadores de HCO dependientes de Na de baja afinidad (BicA1, BicA2 y BicA3), y un BCT1; es raro que una sola cepa codifique todos los tres transportadores de bicarbonato en tales grandes cantidades. Curiosamente, CZ1 también codifica de manera única dos anhidras carbónicas activas, CcaA1 y CcaA2, que también son raras. En conjunto, todos estos resultados indicaron que CZ1 es más eficiente en la fijación de CO. Además, en comparación con el arreglo genético de CCM reportado de las cianobacterias, el patrón de distribución de genes relacionados con CCM de CZ1 fue completamente diferente, lo que indica una estructura de organización genética novedosa. Estos resultados pueden enriquecer nuestra comprensión del arreglo genético relacionado con CCM de las cianobacterias y proporcionar apoyo de datos para la posterior mejora y aumento de biomasa a través de la fotosíntesis cianobacteriana.