Microcaldus
From Wikipedia, the free encyclopedia
Microcaldus ist gemäß Erstbeschreibung, sowie nach der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) und der Taxonomie des National Center for Biotechnology Information eine monotypische Gattung von Archaeen im Reich Nanobdellati (DPANN). Sie enthält als einzige Art (Spezies) Microcaldus variisymbioticus. Die Gattung gehört zur monotypischen Familie Microcaldaceae, diese der monotypischen Ordnung Microcaldales, diese der monotypischen Klasse Microcaldia und damit dem monotypischen Phylum Microcaldota an.[2][3]
| Microcaldus | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Architektur des S-Layers von Microcaldus variisymbioticus (GTDB: ARM-1 sp021654395), Stamm ARM-1 und vergrößerte interzelluläre Nanoröhre. Balken links: 100 nm, Breite rechts: ≳ 80&bsp;nm.[1] | ||||||||||||
| Systematik | ||||||||||||
| ||||||||||||
| Wissenschaftlicher Name des Stamms | ||||||||||||
| Microcaldota | ||||||||||||
| Sakai et al. 2023 | ||||||||||||
| Wissenschaftlicher Name der Klasse | ||||||||||||
| Microcaldia | ||||||||||||
| Sakai et al. 2023 | ||||||||||||
| Wissenschaftlicher Name der Ordnung | ||||||||||||
| Microcaldales | ||||||||||||
| Sakai et al. 2023 | ||||||||||||
| Wissenschaftlicher Name der Familie | ||||||||||||
| Microcaldaceae | ||||||||||||
| Sakai et al. 2023 | ||||||||||||
| Wissenschaftlicher Name der Gattung | ||||||||||||
| Microcaldus | ||||||||||||
| Sakai et al. 2023[2] |
In der Genome Taxonomy Database (GTDB) gilt die (dort nach ihrem Typusstamm provisorisch als ARM-1 bezeichnete) Gattung ebenfalls als monotypisch, wird aber abweichend keiner eigenständigen Gruppe, sondern mit der Familie Micrarchaeaceae der Ordnung Micrarchaeales in der Klasse Micrarchaeia des Phylums Micrarchaeota zugeordnet.[4]
Beschreibung
Die Erstbeschreibung der Gattung und ihrer monotypischen Art berichtet vom Referenzstamm ARM-1 als thermoacidophiles (hitze- und säureliebendes) Archaeon als Teil einer symbiotischen Co-Kultivur zusammen mit dem Archaeon Metallosphaera sp. AS-7 (Ordnung Sulfolobales, Klasse Thermoprotei), das aus einer sauer-heißen Quelle in Indonesien isoliert wurde. Dieses Kokultursystem zeigte ein schnelles Wachstum, es konnte kryokonserviert werden und war unter aeroben Bedingungen überhaupt leicht zu pflegen. Experimentell konnte nicht nur die symbiotische Beziehung von ARM-1 zu Metallosphaera sp. AS-7 belegt werden; ARM-1 zeigte sich auch in der Lage, stattdessen mit den vier anderen Mitgliedern der Ordnung Sulfolobales eine symbiotische Beziehung einzugehen. Diese Ergebnisse belegten erstmals die Existenz von Vertreten der Nanobdellati (DPANN-Archaeen), die auf einer Reihe von unterschiedlichen Wirten wachsen können. Genomanalysen zeigten zudem die Möglichkeit eines horizontalen Gentransfers zwischen ARM-1 und Mitgliedern der Ordnung Sulfolobales.[2]
Isolierung und Co-Kultivierung
Die ursprüngliche als EnAS_65 bezeichnete Anreicherungskultur wurde aus dem heißen, saurem Quellwasser der Kawah Domas Hot Spring[5] am Vulkan Tangkuban Perahu auf Java (Indonesien) gewonnen. Insgesamt wurden aus EnAS_65 37 Klone gewonnen, die sich in drei OTUs (operational taxonomic units) gruppierten: Metallosphaera-Arten (7 Klone), Thermoplasma-Arten (27 Klone) und ARM-1 (3 Klone). Weil die Metallosphaera- und Thermoplasma-Arten in der Gesamtzahl der Klone erheblich häufiger vorkamen als ARM-1, versuchten die Autoren, diesen Stamm ARM-1 aus EnAS_65 durch Variation des Kulturmediums und der Inkubationstemperaturen weiter anzureichern. Auf diese Weise erhielten sie ein als EnM bezeichnetes Kokultursystem, das nur aus ARM-1 und Metallosphaera sp. AS-7 bestand, wobei ARM-1 nun eine signifikant höhere Häufigkeit als Metallosphaera sp. AS-7 hatte, und an dem in der Folge eine Genomsequenzierung vorgenommen wurde.[2][1]
ARM-1 ist in der Lage unter aeroben Bedingungen mit den folgenden Mitgliedern der Ordnung Sulfolobales zu wachsen:
- Gattung Acidianus: A. brierleyi
- Gattung Metallosphaera: M. sedula, M. hakonensis, M. javensis
- Gattung Sulfolobus: S. solfataricus.
Das Wachstum erfolgt bei 50 bis 75 °C und einem pH-Wert von 1,5 bis 4,5 in Gegenwart der Wirtsorganismen. Das Archaeon wächst auf komplexen Substraten (Hefeextrakt, Trypton, Pepton, Casaminosäuren[A. 1]) und Zuckern (Glukose, Saccharose) in Gegenwart von Wirtsorganismen – ohne Wirtsorganismen findet kein Wachstum statt.[2]
Genom
Das zirkuläre Genom von ARM-1 hat eine Länge von 814.439 bp (Basenpaaren), der GC-Gehalt dieser DNA beträgt 34,1 %. Das Genom kodiert einen kompletten Citratzyklus (tricarboxylic acid cycle, TCA) und Mevalonatweg (mevalonate pathway, MVA). Der MVA-Stoffwechselweg ist vom eukaryotischen Typ – dieser kommt bei Archaeen im Allgemeinen selten vor, wurde aber bei Archaeen der Wirts-Ordnung Sulfolobales nachgewiesen (verträglich mit der Annahme eines HGT). Der TCA-Zyklus, eine nahezu vollständige Atmungskette (Komplexe I, II, IV und V) und Gene für den Umgang mit oxidativem Stress (cydA, sod und ahpC) passen gut mit Annahme einer aeroben Lebensweise zusammen. Eine Reihe von Transportergenen und Archaellen-Genen (Genen für Geißel vom Archaeen-Typ, hier: flaJ, flaI) scheinen dazu beizutragen, von den Wirtsorganismen produzierte Metaboliten (Stoffwechselprodukte) zu gewinnen.[2]
Systematik
Die derzeit akzeptierte Taxonomie basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN)[3] und dem National Center for Biotechnology Information (NCBI),[9] ergänzt um Einträge aus der Genome Taxonomy Database (GTDB),[4] Stand: 24. Dezember 2025:
Gattung Microcaldus Sakai et al. 2023(L,N)[2] [ARM-1(G)]
- Spezies Microcaldus variisymbioticus Sakai et al. 2023(L,N)[2] [ARM-1 sp021654395(G), Candidatus Micrarchaeota archaeon ARM-1(N)]
- Stamm InaCC Co1(L) alias InaCC:Co.001(N), JCM 33787(L,N) oder ARM-1(L,N,G)
- L – List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN), Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ)[3]
- N – Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI)[9]
- G – Genome Taxonomy Database (GTDB)[4]
Etymologie
Der Gattungsname Microcaldus setzt sich zusammen aus altgriechisch μικρός mikrós, deutsch ‚klein‘ und lateinisch caldus ‚heiß‘, die neulat. Kombination verweist auf einen thermophilen Mikroorganismus sehr kleiner Größe.[3]
Das Art-Epitheton variisymbioticus setzt sich zusammen aus dem lateinisch Adjektiv varius ‚verschieden‘ und dem neulat. Adjektiv symbioticus ‚zusammenlebend‘, die neulat. Kombination bedeutet ‚symbiotisch mit verschiedenen (Mikroorganismen) zusammenlebend‘.[3]
Die Suffixe der Bezeichnungen für die höheren Taxa (Familie bis Phylum) kennzeichnen die jeweilige taxonomisch Rangstufe.
Signifikanz
Auch im Jahr 2022 war ARM-1 noch einer der wenigen Archaeenstämme aus dem Reich (Biologie) Nanobdellati (früher: Superphylum DPANN), der erfolgreich (co-)
Anmerkungen
- Casaminosäuren sind eine Mischung von Aminosäuren, die durch saure Hydrolyse von Casein entstehen.[6][7][8]
Weiterführende Literatur
- Shamphavi Sivabalasarma, Marleen van Wolferen, Sonja-Verena Albers, Arthur Charles-Orszag: Biogenesis, function and evolution of the archaeal S-layer. In: Current Opinion in Cell Biology, Band 95, August 2025, S. 102534; DOI:10.1016/j.ceb.2025.102534 (englisch).
- Matthew David Johnson, Hiroyuki D. Sakai, Bindusmita Paul, Takuro Nunorura, Somavally Dalvi, Manasi Mudaliyar, Doulin C. Shepherd, Michiru Shimizu, Shubha Udupa, Moriya Ohkuma, Norio Kurosawa, Debnath Ghosal: A large attachment organelle mediates interaction between a novel Nanobdellota archaeon YN1 and its host. Auf: bioRχiv vom 5. Mai 2024; doi:10.1101/2024.05.04.592509, ResearchGate:380349827 (Preprint, englisch).