Nap2-2B支系的比较基因组学研究揭示了无法培养的烃类降解Desulfotomaculales类群中的底物分配与生态位多样化现象

《Scientific Reports》：Comparative genomics of the Nap2-2B clade reveals substrate partitioning and niche diversification among uncultured hydrocarbon-degrading Desulfotomaculales

　　

摘要

在能够降解碳氢化合物的产甲烷环境中，经常可以检测到未培养的Nap2-2B细菌（属于Desulfotomaculales目，原先归类于Peptococcaceae科），但它们的代谢多样性至今仍不甚清楚。在此，我们分析了该类群中四个属的17个GTDB r232宏基因组组装序列。通过bac120系统发育分析，Nap2-2B被确定为Desulfotomaculales目中的一个单系家族级谱系。甘氨酰自由基酶的系统发育特征以及操作子结构表明这些细菌存在严格的底物分工：SCADC1-2-3基因编码用于脂肪族碳氢化合物活化的乙基琥珀酸合成酶，46–80和UBA4053基因编码用于芳香族碳氢化合物活化的苄基琥珀酸合成酶，而JAIMBK01基因则没有碳氢化合物活化相关基因，但却拥有完整的异化硫酸盐还原途径基因。通过全基因组层面的途径重建，发现这些细菌具有互补的辅因子生物合成能力，尤其是在钴胺素和泛酸的生物合成方面，这表明它们可能存在辅因子互补现象。基于基因组的代谢建模结果显示，能够降解烷烃的SCADC1-2-3谱系可以参与己烷的协同降解，而芳香族谱系由于缺乏AssA和PFOR基因，无法在烷烃FBA测试中生长。对46–80基因组的芳香族底物FBA测试也在最小培养条件下未能观察到生长现象，这反映出苯甲酰-CoA代谢途径的复杂性更高。综上所述，这些数据表明，这类细菌形成了以底物分工、潜在的辅因子互补以及不同的电子处置策略为特征的协同群体，而这些因素可能影响着厌氧尾矿环境中的碳氢化合物降解过程。