Glycoside Hydrolases of the Obligate Methanotroph Methyloferula stellata: an Unusual Evolutionary Strategy not Involving Distant Lateral Transfers

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Abstract

The genome of the obligately methanotrophic bacterium Methyloferula stellata AR4 encodes thirty glycoside hydrolases. The closest homologues for most of these proteins belong to other members of the class Alphaproteobacteria. Two exceptions are represented by the genes encoding glycoside hydrolases of the families GH39 and GH65, which presumably appeared in M. stellata AR4 due to the lateral transfer from distantly related bacteria. This work was devoted to the study of the evolutionary history of these two genes. In the case of a member of the GH65 family of glycoside hydrolases, this scenario was not confirmed. Kojibiose phosphorylase encoded by this gene is common among Alphaproteobacteria. The suggested lateral transfer of the corresponding gene had an opposite direction, into one of the evolutionary lineages of the class Betaproteobacteria. The potential glycoside hydrolase of the GH39 family was shown to be the only one which gene is not of proteobacterial origin. The role of lateral transfers in the evolution of glycoside hydrolases and their homologues in methanotrophs and other bacteria is discussed.

作者简介

D. Naumoff

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: daniil_naumoff@yahoo.com
Russia, 119071, Moscow

S. Dedysh

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: daniil_naumoff@yahoo.com
Russia, 119071, Moscow

参考

  1. Наумов Д.Г. Иерархическая классификация гликозил-гидролаз // Биохимия. 2011. Т. 76. С. 764–780.
  2. Naumoff D.G. Hierarchical classification of glycoside hydrolases // Biochemistry (Moscow). 2011. V. 76. P. 622–635.
  3. Наумов Д.Г. Семейство GH10 гликозилгидролаз: структура и эволюционные связи // Мол. биология. 2016. Т. 50. С. 151–160.
  4. Naumoff D.G. GH10 family of glycoside hydrolases: structure and evolutionary connections // Mol. Biol. (Moscow). 2016. V. 50. P. 132–140.
  5. Наумов Д.Г., Иванова А.А., Дедыш С.Н. Филогения β‑ксиланаз планктомицетов // Мол. биология. 2014. Т. 48. С. 508–517.
  6. Naumoff D.G., Ivanova A.A., Dedysh S.N. Phylogeny of β‑xy-lanases from Planctomycetes // Mol. Biol. (Moscow). 2014. V. 48. P. 439–447.
  7. Наумов Д.Г., Куличевская И.С., Дедыш С.Н. Генетические детерминанты утилизации ксилана у планктомицета класса Phycisphaerae, Humisphaera borealis M1803T // Микробиология. 2022. Т. 91. С. 300–311.
  8. Naumoff D.G., Kulichevskaya I.S., Dedysh S.N. Genetic determinants of xylane utilization in Humisphaera borealis M1803T, a planctomycete of the class Phycisphaerae // Microbiology (Moscow). 2022. V. 91. P. 249–258.
  9. Corrêa J.M., Graciano L., Abrahão J., Loth E.A., Gandra R.F., Kadowaki M.K., Henn C., Simão Rde C. Expression and characterization of a GH39 β-xylosidase II from Caulobacter crescentus // Appl. Biochem. Biotechnol. 2012. V. 168. P. 2218–2229.
  10. Coutinho P.M., Stam M., Blanc E., Henrissat B. Why are there so many carbohydrate-active enzyme-related genes in plants? // Trends Plant Sci. 2003. V. 8. P. 563–565.
  11. De Beul E., Jongbloet A., Franceus J., Desmet T. Discovery of a kojibiose hydrolase by analysis of specificity-determining correlated positions in glycoside hydrolase family 65 // Molecules. 2021. V. 26. Art. 6321.
  12. Dedysh S.N., Haupt E.S., Dunfield P.F. Emended description of the family Beijerinckiaceae and transfer of the genera Chelatococcus and Camelimonas to the family Chelatococcaceae fam. nov. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2016. V. 66. P. 3177–3182.
  13. Dedysh S.N., Naumoff D.G., Vorobev A.V., Kyrpides N., Woyke T., Shapiro N., Crombie A.T., Murrell J.C., Kalyuzhnaya M.G., Smirnova A.V., Dunfield P.F. Draft genome sequence of Methyloferula stellata AR4, an obligate methanotroph possessing only a soluble methane monooxygenase // Genome Announc. 2015. V. 3. Art. e01555-14.
  14. Drula E., Garron M.-L., Dogan S., Lombard V., Henrissat B., Terrapon N. The carbohydrate-active enzyme database: functions and literature // Nucl. Acids Res. 2022. V. 50 (Database issue). P. D571–D577. (http://www.cazy.org/).
  15. Haque M.F.U., Hernández M., Crombie A.T., Murrell J.C. Identification of active gaseous-alkane degraders at natural gas seeps // ISME J. 2022. V. 16. P. 1705–1716.
  16. Miroshnikov K.K., Didriksen A., Naumoff D.G., Huntemann M., Clum A., Pillay M., Palaniappan K., Varghese N., Mikhailova N., Mukherjee S., Reddy T.B.K., Daum C., Shapiro N., Ivanova N., Kyrpides N., Woyke T., Dedysh S.N., Svenning M.M. Draft genome sequence of Methylocapsa palsarum NE2T, an obligate methanotroph from subarctic soil // Genome Announc. 2017. V. 5. Art. e00504-17.
  17. Mukherjee K., Narindoshvili T., Raushel F.M. Discovery of a kojibiose phosphorylase in Escherichia coli K-12 // Biochemistry. 2018. V. 57. P. 2857–2867.
  18. Naumoff D.G. Glycoside hydrolases encoded by the Methyloferula stellata genome // Glycoconjugate J. 2017. V. 34. N. S1. P. S96–S97. (https://www.researchgate.net/public-ation/328772143_Glycoside_hydrolases_encoded_by_the_Methyloferula_stel-lata_genome).https://doi.org/10.1007/s10719-017-9784-5
  19. Parks D.H., Chuvochina M., Waite D.W., Rinke C., Skarshewski A., Chaumeil P.-A., Hugenholtz Ph. A standardized bacterial taxonomy based on genome phylogeny substantially revises the tree of life // Nat. Biotechnol. 2018. V. 36. P. 996–1004.
  20. Rakitin A.L., Naumoff D.G., Beletsky A.V., Kulichevskaya I.S., Mardanov A.V., Ravin N.V., Dedysh S.N. Complete genome sequence of the cellulolytic planctomycete Telmatocola sphagniphila SP2T and characterization of the first cellulolytic enzyme from planctomycetes // Syst. Appl. Microbiol. 2021. V. 44. Art. 126276.
  21. Stam M.R., Danchin E.G., Rancurel C., Coutinho P.M., Henrissat B. Dividing the large glycoside hydrolase family 13 into subfamilies: towards improved functional annotations of α-amylase-related proteins // Protein Eng. Des. Sel. 2006. V. 19. P. 555–562.
  22. Tamas I., Smirnova A.V., He Z., Dunfield P.F. The (d)evolution of methanotrophy in the Beijerinckiaceae – a comparative genomics analysis // ISME J. 2014. V. 8. P. 369–382.
  23. Vorobev A.V., Baani M., Doronina N.V., Brady A.L., Liesack W., Dunfield P.F., Dedysh S.N. Methyloferula stellata gen. nov., sp. nov., an acidophilic, obligately methanotrophic bacterium possessing only a soluble methane monooxygenase // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2011. V. 61. P. 2456–2463.
  24. Yamamoto T., Maruta K., Mukai K., Yamashita H., Nishimoto T., Kubota M., Fukuda S., Kurimoto M., Tsujisaka Y. Cloning and sequencing of kojibiose phosphorylase gene from Thermoanaerobacter brockii ATCC35047 // J. Biosci. Bioeng. 2004. V. 98. P. 99–106.
  25. Yamamoto T., Nishio-Kosaka M., Izawa S., Aga H., Nishimoto T., Chaen H., Fukuda S. Enzymatic properties of recombinant kojibiose phosphorylase from Caldicellulosiruptor saccharolyticus ATCC43494 // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2011. V. 75. P. 1208–1210.
  26. Yu S., Su T., Wu H., Liu S., Wang D., Zhao T., Jin Z., Du W., Zhu M.J., Chua S.L., Yang L., Zhu D., Gu L., Ma L.Z. PslG, a self-produced glycosyl hydrolase, triggers biofilm disassembly by disrupting exopolysaccharide matrix // Cell Res. 2015. V. 25. P. 1352–1367.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (138KB)
3.

下载 (135KB)

版权所有 © Д.Г. Наумов, С.Н. Дедыш, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».