早期进化组装非仿真硫酸盐和硫酸盐还原的逐步途径
Sinje Neukirchen1, Inês A C Pereira2, Filipa L Sousa3
1Genome Evolution and Ecology Group, Department of Functional and Evolutionary Ecology, University of Vienna, Djerassiplatz 1, 1030, Vienna, Austria.
古代异样硫酸盐还原酶 (Dsr) 途径可能起源于古生物中用于硫酸盐还原. 它的进化涉及获取新的蛋白质,使硫酸盐减少,并导致细菌中独立的硫氧化适应.
科学领域:
- 微生物的新陈代谢
- 生物地质化学循环是什么
- 进化基因组学是进化的基因组学.
背景情况:
- 分离硫酸盐还原酶 (Dsr) 是微生物硫代谢中的关键酶.
- Dsr路径被认为是影响地球硫循环的古老代谢过程.
- 了解DSR路径的进化历史对于微生物生态学至关重要.
研究的目的:
- 调查DSR路径的进化起源和多样化.
- 为了确定DSR系统的祖先组件和功能.
- 在DSR路径演化中追踪横向基因转移和合作事件.
主要方法:
- 在195,000多个 prokaryotic metagenomes中进行比较基因组学.
- 对DSR蛋白质的遗传学和合成分析.
- 重建DSR路径进化和蛋白质获取的重建.
主要成果:
- 最小的DsrABCMK(N) 蛋白质集起源于古生物中,其原始功能是硫酸盐的减少.
- 获得DsrJOPT蛋白质增加了通路的复杂性.
- 两种不同的Qmo复合物类型进化,使硫酸盐减少成为可能.
- 通过DSR路径氧化硫在细菌系中至少两次独立进化.
结论:
- Dsr路径具有深厚的考古起源,随后的细菌创新推动了其功能扩张.
- 硫酸盐降解和氧化能力的演变涉及多个基因收购和途径修改.
- 这项研究为DSR路径及其生态意义提供了一个全面的进化框架.
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