NIFHおよびNIFDの系統：メタノトロフィック細菌の窒素固定能力を理解するための進化的基盤

窒素源としてジストロゲンを利用する能力は、現在知られているメタン栄養菌（MB）で重要な表現型特性です。この特性は、酸性脂肪栄養環境に生息し、利用可能な窒素化合物で非常に枯渇している酸性菌MBにとって特に重要です。系統発生的には、酸性リンMBは、ベイジェリンリンキア属のヘテロ栄養栄養素固定菌と最も密接に関連しています。これらの代謝的に異なる生物間の系統発生的結合をさらに調査します。Beijerinckiaの代表者から、決定されました。参照のために、NIFHおよびNIFD配列は、アルファトロテオバクテリアメチロシヌス/メチルシスティス基のいくつかのタイプII MBおよびガンマプロテオバクテリアI型MBからも取得されました。NIFHおよびNIFDの推定アミノ酸配列のために構築された木は、非常に一致していました。NIFHおよびNIFDツリーのMB間の系統発生関係は、2つの特徴的な特徴を除き、対応する16S RRNAベースの系統発生とよく一致しました。第一に、系統発生分析に使用されるさまざまな方法は、主にメチロシヌス/メチロシスティス群の酸性硝酸MBとタイプII MBを含むアルファプロテオバクテリアを特徴とするクレード内のガンマプロテオバクテリアMBメチルコッカスcapsulatusのNIFHおよびNIFD配列をグループ化しました。Capsulatus Methylococcus Capsulatusバスのこのおよび他のゲノムデータから、横方向の遺伝子導入の古代のイベントがこの異常な分岐の原因であることが提案されています。第二に、メチルカプサシ酸フィラB2とベイジェリンンキアの代表者の間のNIFHおよびNIFD配列の同一性値は、16S RRNAベースの関係から予想されるよりも明らかに高い（それぞれ98.5および96.6％）。おそらく、これらの2つの細菌は、一般的な酸性菌のジストロゲン固定祖先に由来し、窒素獲得に関して同様の進化的圧力にさらされていました。この解釈は、他のほとんどのジアゾトロパスとは対照的に、M。icidiphilaB2およびBeijerinckia sppであるという観察によって裏付けられています。完全に有酸素条件下で窒素を含まない培地で積極的に成長することができます。

The ability to utilize dinitrogen as a nitrogen source is an important phenotypic trait in most currently known methanotrophic bacteria (MB). This trait is especially important for acidophilic MB, which inhabit acidic oligotrophic environments, highly depleted in available nitrogen compounds. Phylogenetically, acidophilic MB are most closely related to heterotrophic dinitrogen-fixing bacteria of the genus BEIJERINCKIA: To further explore the phylogenetic linkage between these metabolically different organisms, the sequences of nifH and nifD gene fragments from acidophilic MB of the genera Methylocella and Methylocapsa, and from representatives of Beijerinckia, were determined. For reference, nifH and nifD sequences were also obtained from some type II MB of the alphaproteobacterial Methylosinus/Methylocystis group and from gammaproteobacterial type I MB. The trees constructed for the inferred amino acid sequences of nifH and nifD were highly congruent. The phylogenetic relationships among MB in the NifH and NifD trees also agreed well with the corresponding 16S rRNA-based phylogeny, except for two distinctive features. First, different methods used for phylogenetic analysis grouped the NifH and NifD sequences of strains of the gammaproteobacterial MB Methylococcus capsulatus within a clade mainly characterized by Alphaproteobacteria, including acidophilic MB and type II MB of the Methylosinus/Methylocystis group. From this and other genomic data from Methylococcus capsulatus Bath, it is proposed that an ancient event of lateral gene transfer was responsible for this aberrant branching. Second, the identity values of NifH and NifD sequences between Methylocapsa acidiphila B2 and representatives of Beijerinckia were clearly higher (98.5 and 96.6 %, respectively) than would be expected from their 16S rRNA-based relationships. Possibly, these two bacteria originated from a common acidophilic dinitrogen-fixing ancestor, and were subject to similar evolutionary pressure with regard to nitrogen acquisition. This interpretation is corroborated by the observation that, in contrast to most other diazotrophs, M. acidiphila B2 and Beijerinckia spp. are capable of active growth on nitrogen-free media under fully aerobic conditions.