mBio | 借助宏基因组技术探究沿海海洋沉积物中Loki-和Thorarchaeota生态作用和细胞特征
推荐：江舜尧
编译：橙
编辑：十九
奥地利维也纳大学古细菌生物学和生态基因组学系学者Lokeshwaran Manoharan于2019年9月10日在微生物学领域期刊mBio (IF 6.747,中科院分区1区)发表题目为《Metagenomes from Coastal Marine Sediments Give Insights into the Ecological Role and Cellular Features of Loki- and Thorarchaeota》的文章，该研究报道了阿斯加德古菌的生态分布，并分析了四株古菌的基因组及其代谢潜力，包括Lokiarchaeota和Thorarchaeota，为人们认识环境中这种神秘的，最接近真核生物的古菌及其纯培养的可能性提供了重要参考价值。
文章摘要
研究背景：Asgard 古菌作为一种新的古菌，其基因组具有丰富的真核生物特征基因，因此被认为是目前与真核生物最接近的生物，分析其基因组信息，有望为早期真核生物进化提供新的线索。然而目前对其总门下成员的地理分布，代谢潜力，细胞结构及生态作用尚不清晰。作者利用现有的16s rRNA基因数据库，对Asgard古菌的环境分布进行了meta分析，并通过宏基因组分析发现Thorarchaeota和Lokiarchaeota包含假定的还原性脱卤素基因，表明这些生物体可能能够代谢卤代有机物。
方法：本文利用宏基因组高通量测序进行Binning，并对得到的古菌进行系统发育地位确定及蛋白功能注释。研究了墨西哥巴哈加利福尼亚半岛一处干涸的环礁湖2处沉积湖底岩芯样本，进行了DNA提取及高通量测序分析其遗传特性及代谢潜力。
结果：通过研究Asgard古菌的多样性及分布，得到了所有Loki- 和Thorarchaeota的新基因组，构建系统发育树确定其分类地位，蛋白注释及脂质生物合成途径分析获悉代谢潜力，这些发现使得研究人员可以更加深入的了解这类古生物。
结论：一系列的代谢分析表明所有Loki- 和Thorarchaeota古菌可能存在多种代谢潜力，且基因组中包含编码芳香族氨基酸利用酶的基因，表明这些古菌对特定生态位的生态位适应。特定的生境为有脱卤能力的生物体提供了优势的竞争地位。该研究结果拓展了目前对于所有Loki-和Thorarchaeota生存环境的认知，以往认为这种古生物存在于厌氧化环境下，并且其可能参与包括卤代化合物在内的元素循环，并且Lokiarcheota能够生产甘油-1-磷酸，这些发现对于这类古生物的富集纯培养具有指导意义。
文章中重要图片说明
图1 | Asgard 古菌系统发育树（基于SILVA数据库）、环境分布及pH范围
图2 | Asgard 古菌的连锁状核糖体蛋白树
图3 | 韦恩图：确定共有及特有核心基因组
图4 | 热图颜色正交方向上的有无表明基因组中功能分布
图5 | 基于蛋白构建系统发育树
图6 | 来自所有Loki-和Thorarchaeota基因组的脂质膜生物合成预测
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