Ученые раскрыли секреты симбиоза прокариотического сообщества в амебе-хозяине
Исследователи из Карлова университета совместно с коллегами из Института наземной микробиологии Макса Планка и Европейской лаборатории молекулярной биологии изучили сложное партнерство между анаэробными амебами рода Pelomyxa и их прокариотическими симбионтами.
С помощью методов одноклеточной геномики и транскриптомики команда исследовала прокариотическое сообщество внутри Pelomyxa schiedti. Консорциум состоит из двух бактерий: Candidatus Syntrophus pelomyxae (класс Deltaproteobacteria) и Candidatus Vesiculincola pelomyxae (класс Clostridia), а также метаногена Candidatus Methanoregula pelomyxae.
Исследование, опубликованное в The ISME Journal, показало их пространственное распределение в клетке хозяина:
- Candidatus Vesiculincola pelomyxae локализован внутри везикул.
- Остальные эндосимбионты свободно распределены в цитоплазме.
- Candidatus Methanoregula pelomyxae обогащен вокруг ядра.
Анализ геномов и транскриптомов выявил метаболические стратегии:
- Целлюлолитическая активность Pelomyxa schiedti производит простые сахара, которые используются как самой амебой, так и Candidatus Vesiculincola pelomyxae.
- Энергетический метаболизм Candidatus Syntrophus pelomyxae зависит от деградации бутирата и изовалерата из окружающей среды.
- И бактерии, и амеба используют гидрогеназы для переноса электронов, что зависит от низкого парциального давления водорода.
- Это ключевое регулирование осуществляет Candidatus Methanoregula pelomyxae, который использует H2 и формиат для метаногенеза.
Эксперименты по проверке незаменимости симбионтов показали:
- Бактериальных симбионтов успешно устранили с помощью ванкомицина без вреда для амеб.
- Применение 2-бромэтансульфоната — специфического ингибитора метаногенеза — оказалось смертельным для амеб. Это подчеркивает центральную роль метаногенеза в выживании консорциума.
Доктор Трейтли из Карлова университета отметил: "Это первый пример, где метаногенный симбионт является облигатным. Мы почти уверены, что подобные метаболические связи с центральной ролью метаногенеза очень распространены в анаэробных средах, меняются только действующие лица".