比較ゲノミクスは、dPann Superphylumの遺伝的多様性と進化に関する洞察を提供します

DPANNは、非常に多様で、世界的に広まっており、ほとんどが大腸上の古細菌の超顕微鏡症として知られています。しかし、このアルカエアのグループは長い間見落とされており、報告された詳細な研究が限られていました。この調査では、dPannスーパーピラムに属する41メタゲノムアセンブルされたゲノム（MAG）が回収されました（18 MAGの平均ヌクレオチド同一性[ANI]値は<95％で、保存タンパク質[POCP]の割合は50％、14MAGSは50％未満のPOCPを示しました。これは、515の他の公開されたDPANNゲノムと比較的分析されました。既知の16S rRNA遺伝子プライマーへの不一致は、DPANN Archaeaの16S RRNA遺伝子の間で同定されました。失われた遺伝子ファミリーの数（主にエネルギーとアミノ酸代謝に関連しています）は、DPANN Archaeaの進化で得られたものの3倍以上でした。横遺伝子導入（LGT; 〜45.5％はクロスドメインでした）は、DPANN Archaeaのニッチ適応を促進し、効率的なニッチに適応する戦略を備えた合理化されたゲノムの繊細な平衡を確保しました。たとえば、「Candidatus Micrarchaeota」のゲノムにおけるLGT由来のシトクロムBDユビキノールオキシダーゼおよびアルギニンデイミナーゼは、エアロブ酸酸性鉱山排水の生息地によりよく適応するのに役立ちます。さらに、ほとんどのDPANN Archaeaは、細胞外ポリマー物質（EPS）の生合成のために酵素を獲得し、細菌からのペントースリン酸経路のトランスケトラーゼ/トランスアルドラーゼを獲得しました。重要性ドメインArchaeaは、関連する生物地球化学プロセスだけでなく、生命の起源と進化に関する洞察を得るための重要な研究モデルです。ナノス化されたDPANN ARCHAEAの発見は、微生物学の多くの側面を転覆させました。ただし、DPANLスーパーフィラームには、調査する必要がある広大な遺伝的斬新性と多様性が依然として含まれています。この研究では、DPANNスーパーフィラームに関する包括的な比較ゲノム分析が実施され、代謝の可能性、生態学的分布、進化の歴史を照らしようとしました。DPANNスーパーピラム内の多くの視点間の違いが見つかりました。たとえば、AltiarchaeotaにはDpann Phylaの中で最大のゲノムがあり、ホルムアルデヒド同化や木製リジュンダール経路など、他の門に欠けている多くの経路を持っています。さらに、LGTは、多様なニッチの占領を許可するDPANN古細菌の遺伝的柔軟性を提供する重要な力として機能しました。この研究は、古細菌の多様性とゲノムの進化についての理解を促進しました。

DPANN is known as highly diverse, globally widespread, and mostly ectosymbiotic archaeal superphylum. However, this group of archaea was overlooked for a long time, and there were limited in-depth studies reported. In this investigation, 41 metagenome-assembled genomes (MAGs) belonging to the DPANN superphylum were recovered (18 MAGs had average nucleotide identity [ANI] values of <95% and a percentage of conserved proteins [POCP] of >50%, while 14 MAGs showed a POCP of <50%), which were analyzed comparatively with 515 other published DPANN genomes. Mismatches to known 16S rRNA gene primers were identified among 16S rRNA genes of DPANN archaea. Numbers of gene families lost (mostly related to energy and amino acid metabolism) were over three times greater than those gained in the evolution of DPANN archaea. Lateral gene transfer (LGT; ∼45.5% was cross-domain) had facilitated niche adaption of the DPANN archaea, ensuring a delicate equilibrium of streamlined genomes with efficient niche-adaptive strategies. For instance, LGT-derived cytochrome bd ubiquinol oxidase and arginine deiminase in the genomes of "Candidatus Micrarchaeota" could help them better adapt to aerobic acidic mine drainage habitats. In addition, most DPANN archaea acquired enzymes for biosynthesis of extracellular polymeric substances (EPS) and transketolase/transaldolase for the pentose phosphate pathway from Bacteria. IMPORTANCE The domain Archaea is a key research model for gaining insights into the origin and evolution of life, as well as the relevant biogeochemical processes. The discovery of nanosized DPANN archaea has overthrown many aspects of microbiology. However, the DPANN superphylum still contains a vast genetic novelty and diversity that need to be explored. Comprehensively comparative genomic analysis on the DPANN superphylum was performed in this study, with an attempt to illuminate its metabolic potential, ecological distribution and evolutionary history. Many interphylum differences within the DPANN superphylum were found. For example, Altiarchaeota had the biggest genome among DPANN phyla, possessing many pathways missing in other phyla, such as formaldehyde assimilation and the Wood-Ljungdahl pathway. In addition, LGT acted as an important force to provide DPANN archaeal genetic flexibility that permitted the occupation of diverse niches. This study has advanced our understanding of the diversity and genome evolution of archaea.