풀비비르가(Fulvivirga) 속의 해양생물 3종, 풍부한 탄수화물 공급원

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6301(2023) 이 기사 인용

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박테로이도타(Bacteroidota)는 해양 다당류 분해제 그룹으로 해양 생태계의 탄소 순환에서 중요한 역할을 합니다. 본 연구에서는 Fulvivirga 속의 세 가지 새로운 종을 대표하기 위해 조류와 부패한 목재로부터 분리된 SS9-22T, W9P-11T 및 SW1-E11T로 지정된 세 가지 새로운 활공 계통이 제안되었습니다. 우리는 전체 게놈 서열 분석을 기반으로 다당류 분해에 잠재적으로 참여할 수 있는 탄수화물 활성 효소를 암호화하는 수많은 유전자를 확인했습니다. 이들 중 16S rRNA 서열 유사성은 94.4~97.2%였으며 Fulvivirga 속의 기존 종에 대한 유사성은 93.1~99.8%였습니다. SS9-22T, W9P-11T 및 SW1-E11T 균주의 전체 게놈은 각각 크기가 6.98, 6.52 및 6.39Mb인 하나의 원형 염색체로 구성되었습니다. GC 함량은 각각 41.9%, 39.0%, 38.1%였다. 분리주를 포함하여 Fulvivirga 속의 구성원과의 평균 뉴클레오티드 동일성 및 디지털 DNA-DNA 혼성화 값은 각각 68.9~85.4% 및 17.1~29.7% 범위에 있었으며 이는 새로운 종의 제안에 비해 낮습니다. 세 가지 게놈에 대한 게놈 마이닝을 통해 최대 93개의 CAZyme 계열과 58~70개의 CAZyme 유전자 클러스터를 포괄하는 수백 개의 탄수화물 활성 효소(CAZyme)가 확인되었으며, 이는 Fulvivirga 속의 다른 종에 존재하는 유전자 수를 초과합니다. 알지네이트, 키틴, 라미나린, 전분 및 자일란의 다당류는 시험관 내에서 분해되었으며, 이는 세 가지 균주가 생명공학 응용을 위한 다당류 분해제의 풍부한 CAZymes 공급원임을 강조합니다. 표현형, 생화학적, 화학분류학 및 게놈 특성은 Fulvivirga 속의 3가지 새로운 종에 대한 제안을 뒷받침했으며, Fulvivirga ulvae sp.라는 이름이 붙었습니다. 11월 (SS9-22T = KCTC 82072T = GDMCC 1.2804T), Fulvivirga ligni sp. 11월 (W9P-11T = KCTC 72992T = GDMCC 1.2803T), Fulvivirga maritima sp. 11월 (SW1-E11T = KCTC 72832T = GDMCC 1.2802T)이 제안되었습니다.

종속 영양 박테리아에 의한 해양 다당류의 분해는 탄소 순환에서 중요한 역할을 합니다1,2. 다당류는 단당류 단위를 연결하는 글리코시드 결합으로 구성된 장쇄 고분자 탄수화물 분자입니다3. 해양 환경에서 해양 조류는 전 세계적으로 다당류의 주요 생산자 중 하나입니다. Eucheuma sp.4 및 Polyneura sp.5,6과 같은 홍조류에는 한천, 카라기난, 만난 및 자일란이 포함되어 있습니다. Chlamydomonas sp.7, Chlorella sp. 및 Ulva sp.8,9와 같은 녹조류에는 셀룰로오스, 황산화 갈락탄, ulvane 및 자일란이 포함되어 있습니다. Ascophyllum sp., Fucus sp.10 및 Laminaria sp.11과 같은 갈조류에는 알지네이트, 후코이단 및 라미나린이 포함되어 있습니다. Tetraselmis sp.12와 같은 규조류에는 아라비노갈락탄, 푸코스 함유 황산화 다당류, 만난 및 갈락투로난13이 함유되어 있습니다. 해양 다당류에서 글리칸 백본은 일반적으로 해양 생물이 해양 조건에 적응할 수 있도록 메틸기14, 피루브산15 및 황산염16의 치환을 보유합니다. 해양 종속 영양 박테리아는 글리코시드 결합을 깨뜨려 이러한 다당류를 소화하고 고분자량 화합물을 저분자량 화합물로 전환시키는 다양한 효소를 가지고 있습니다19. 다당류의 이러한 생산과 생분해는 해양 생태계의 탄소 순환의 중요한 단계로 간주됩니다13,20,21. 반면, 조류 올리고당은 기능성 식품, 생물의학 및 화장품22, 바이오연료 및 펄프 산업23,24에서 많은 잠재적 응용 분야를 가지고 있습니다. 예를 들어, 라미나린 및 라미나린 올리고당은 항산화, 항종양 및 프리바이오틱 효과를 비롯한 다양한 생물학적 활성을 갖고 면역조절 메커니즘에 기여하는 것으로 입증되었습니다25. 또한, 알지네이트와 그 파생 올리고당도 항균, 항고혈압, 항응고, 항당뇨병 활성과 같은 유사한 활성을 가지고 있습니다. 이에 따라 조류 올리고당의 생물학적 생산에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 따라서 새로운 다당류 분해 미생물을 식별하는 것이 중요합니다.

50% are presented. The closed circles stand for consensus of recovered nodes by using three algorithms, ML, NJ, and MP, respectively. The open circles stand for consensus of recovered nodes found from two out of three algorithms. Bar, 0.025 substitutions per nucleotide position./p> 5.0%) of the three novel isolates were iso-C15:0, iso-C17:0 3-OH, C16:1 ω5c, summed feature 3 (C16:1 ω7c/C16:1 ω6c), and iso-C15:0 3-OH. Notably, strain SS9-22T contained 7.6% iso-C15:1 G, which is similar to F. aurantia KCTC 82638T, F. marina 29W222T, and F. lutimaris KCTC 42720T; this component was lower in strains W9P-11T (2.4%), SW1-E11T (2.8%), F. sediminis 2943T (2.3%), and F. imtechensis JCM 17390T (3.7%), respectively. In addition, the summed feature 3 was higher than 10% in strains W9P-11T and SW1-E11T, and F. sediminis 2943T than in strain SS9-22T and the remaining reference strains (Table 3). Together with the phylogenetic tree topology (Fig. 2), the clade comprising two novel isolates W9P-11T and SW1-E11T, and two recognized species F. sediminis 2943T and F. imtechensis JCM 17390T could be distinguished from the rest of the species by consisting of a different percentage of fatty acid components of summed feature 3 (C16:1 ω7c/C16:1 ω6c) and iso-C15:1 G (Table 3)./p> 98%), we could carry out detailed genomic analyses and comparisons./p>

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