To Klorflexi klasser uavhengig utviklet evnen til å vedvare på atmosfærisk hydrogen og karbonmonoksid

Thermomicrobium roseum oppregulerer hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenase uttrykk under en koordinert respons på næringssulting

vi sammenlignet transkriptomene av triplikat t. roseumkulturer under næringsrike (eksponentielle voksende) og næringsbegrensede ( … ) stasjonær Fase) Forhold. Totalt 401 gener ble signifikant oppregulert og 539 gener ble signifikant nedregulert med minst to ganger (p < 10-6)som svar på næringsbegrensning (Fig. 1a; Tabell S1). Tre store trender ble observert med hensyn til energiinnsamling og utnyttelse. For det første ble gener assosiert med energisk dyre prosesser nedregulert, inkludert de som koder for ribosomale proteiner, cytokrom c og menakinonbiosynteseenzymer og det megaplasmid-kodede kjemotaktiske og flagellære apparatet (Tabell S1). For det andre var det tegn på mobilisering av interne karbonlagre, inkludert et acetoin dehydrogenasekompleks og et elektronoverføringsflavoproteinkompleks (ETF). For det tredje indikerer uttrykksprofilene at det er omfattende ombygging av luftveiene. To primære respiratoriske dehydrogenaser involvert i heterotrofisk vekst (TYPE i OG II NADH dehydrogenaser) ble nedregulert, mens komplekser involvert i litotrofisk energiproduksjon og en succinat dehydrogenase ble oppregulert (Fig. 1a; Tabell S1). Under begge forhold ble de terminale oksidaser som medierer aerob respirasjon sterkt uttrykt, og det var ingen tegn på bruk av andre elektronacceptorer; cytokrom aa3-oksidasen ble uttrykt i begge faser, og den alternative cytokrom bo3-oksidasen ble oppregulert under stasjonær fase. I kontrast Ble F1Fo-Atpasen (ATP-syntase) nedregulert, et funn som var i samsvar med en forventet reduksjon i tilgjengeligheten av respiratoriske elektrondonorer under næringsbegrensning (Tabell S1).

Differensial genuttrykk av næringsrike (eksponentielle fase) og næringsbegrensede (stasjonære fase) kulturer Av Thermomicrobium roseum. Et Vulkanplott som viser relativ uttrykksendring av gener etter næringsbegrensning. Foldeendringen viser forholdet mellom normalisert transkripsjonsoverflod av tre stasjonære fasekulturer delt på tre eksponentielle fasekulturer (biologiske replikater). Hvert gen er representert av en grå prikk og respiratoriske gener er uthevet i henhold til legenden. B, C Varmekart over normalisert overflod av antatte operoner som koder for strukturelle underenheter av gruppen 1h-hydrogenase (hhyLS; b) og type i karbonmonoksid dehydrogenase (coxLSM; c). Lesetallene per kilobase million (RPKM) er vist for tre eksponentielt voksende og tre stasjonære fase biologiske replikater. HP = hypotetisk protein. D Differensialregulering av respiratoriske komplekser som formidler aerob respirasjon av organiske og uorganiske forbindelser. Komplekser er differensielt skyggelagt avhengig av om de er signifikant oppregulert (grønn), nedregulert (oransje) eller uendret (grå) i næringsbegrenset sammenlignet med næringsrike kulturer. Gennavn, loci tall, og gjennomsnittlig fold endringer i transkriptome overflod vises for hvert kompleks. Shown are the structural subunits of type I NADH dehydrogenase (nuoA-E,H-N), type II NADH dehydrogenase (ndh), succinate dehydrogenase (sdhA-D), group 1h -hydrogenase (hhyLS), type I carbon monoxide dehydrogenase (coxLMS), heterodisulfide reductase (hdrABC), electron transfer flavoprotein (etfAB), sulfur-carrier protein (tusA), cytochrome aa3 oxidase (coxABC), cytochrome bo3 oxidase (cyoAB), and ATP synthase (atpA-H). Note that the physiological role of the highly upregulated hdrABC, etfAB, and tusA genes is yet to be experimentally validated in T. roseum

Thermomicrobium roseum oppregulerer gener assosiert Med h2 og CO metabolisme under næringsbegrensende forhold. Genene som koder for strukturelle underenheter av en gruppe 1h–hydrogenase (hhyLS; trd_1878-1877), som er en klasse av oksygentolerante enzymer kjent for å formidle atmosfærisk H2-oksidasjon, ble oppregulert med et gjennomsnitt på 12,6 ganger (Fig . 1b). Også oppregulert var de konserverte hypotetiske proteinene hhaABC (trd_1876-1874; 5.5 ganger) , kodet på samme antatte operon som strukturelle underenheter, samt en separat antatte operon av modningsfaktorer (trd_1873–1863; 3,1 ganger) (Figur S2; Tabell S1). De strukturelle (trd_1206–1208) og modning (trd_1209–1215) underenheter som koder for en type i karbonmonoksid dehydrogenase ble oppregulert med et gjennomsnitt på to ganger (Fig. 1c & S2) som svar på næringsbegrensning. I samsvar med tidligere rapporter OM CO-utnyttelse under vekst i denne organismen, ble karbonmonoksid dehydrogenasegener sterkt uttrykt i både eksponentielle og stasjonære fasekulturer. (Fig. 1c; Tabell S1). Dette antyder At T. roseum bruker CO for å supplere tilgjengelig organisk karbon under vekst (mixotrofi) og utholdenhet. Disse funnene er stort sett lik observasjoner gjort i andre phyla, spesielt Actinobacteria og Proteobacteria, at hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenase uttrykk er indusert av organisk karbon begrensning .

Samlet sett involverte den største differensialen i genuttrykk en 19-gen-klynge (trd_0160–0142) antatt involvert med oksidasjon av svovelforbindelser. Klyngen inneholder genet som koder for en antatt løselig heterodisulfidreduktase( hdrABC), et elektronoverføringsflavoproteinkompleks (etfAB), tre svovelbærerproteiner (tusA, dsrE1, dsrE2), tre lipoatbindende proteiner (lbpA) og forskjellige hypotetiske proteiner, som oppreguleres med et gjennomsnitt på 45 ganger under persistens. De fleste av disse komponentene har homologer i et system som nylig har vist seg å formidle oksidasjonen av forskjellige organiske og uorganiske svovelforbindelser I Hyphomicrobium denitrificans . En rolle i denne klyngen kan være å formidle aktivering og oksidasjon av endogene eller eksogene tiolholdige forbindelser. For å oppnå dette forutsier vi At Hdr-komplekset katalyserer disulfidbindingsdannelse mellom tiolforbindelsen og et svovelbærerprotein (F.Eks. TusA); Hdr-komplekset overfører deretter de frigjorte elektronene inn i luftveiene, muligens via ETF-komplekset. Støtter denne oppfatningen, tiol oksidasjon til disulfid er exergonic med oksygen som terminal elektron akseptor. Mens Hdr-komplekser er best karakterisert for sine roller i heterodisulfidreduksjon i metanogen arkea , har De også blitt studert i svoveloksiderende og sulfatreduserende bakterier, der de har blitt spådd å være fysiologisk reversible . Konsekvent Er Hdr-komplekset Av t. roseum nært beslektet med svoveloksiderende Sulfobacillus, Hyphomicrobium og Acidithiobacillus-stammer . Det virker plausibelt At T. roseum ville ha nytte av en overlevelsesfordel hvis den kan utnytte reduserte svovelforbindelser som er tilgjengelige i geotermiske kilder. Imidlertid er det nødvendig med videre arbeid for å verifisere aktiviteten, substratene og fysiologiske rollen til dette systemet.

Samlet viser disse funnene At t. roseum er mer metabolisk fleksibel enn tidligere antatt. Fig. 1d illustrerer den forventede remodelleringen av luftveiene som oppstår under overgangen fra næringsrike til næringsbegrensede forhold. Oppreguleringen av enzymer involvert i å utnytte uorganiske forbindelser, i forbindelse med nedregulering av genklynger involvert I NADH-oksidasjon, antyder At T. roseum har utviklet mekanismer for å opprettholde aerob respirasjon til tross for næringsfluktuasjoner og deprivasjon i sitt miljø.

t. roseum oksyderer aerobt H2 og CO ved et bredt spekter av konsentrasjoner, inkludert sub-atmosfæriske nivåer, under persistens

de høye ekspresjonsnivåene for gener som koder for gruppen 1h-hydrogenase og type i karbonmonoksid dehydrogenase antydet At t. roseum kan støtte persistens ved å oksidere atmosfærisk H2 og CO. For å teste dette inkuberte Vi næringsbegrensede kulturer Av T. roseum i en omgivelseslufthodeplass supplert med ~14 ppmv Av Enten H2 eller CO og overvåket forbruket ved hjelp av gasskromatografi. I samsvar med vår hypotese oksyderte kulturer aerobisk begge gasser i en førsteordens kinetisk prosess; innen 71 timer var blandingsforhold av disse gassene (103 ppbv H2, 22 ppbv CO) fem ganger under atmosfæriske nivåer (Fig. 2a, b). Dette utgjør den første observasjonen av både aerob h2 respirasjon og atmosfærisk H2 oksidasjon i phylum Chloroflexi.

Hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenase aktivitet Av Thermomicrobium roseum kulturer under næringsbegrensning. A, B Oksidasjon av molekylært hydrogen (H2; a) og karbonmonoksid (CO; b) til sub-atmosfæriske nivåer Av t. roseum kulturer. Feilfelt viser standardavvik for tre biologiske replikater, med varmedødte celler overvåket som en negativ kontroll (grå stiplede linjer). Blandingsforhold På H2 og CO vises på en logaritmisk skala og stiplede linjer viser gjennomsnittlig atmosfærisk blandingsforhold På H2 (0,53 ppmv) OG CO (0,10 ppmv). C, D Tilsynelatende kinetiske parametere Av H2 (c) OG CO (d) oksidasjon Av t. roseum hele celler. Kurver av beste passform og kinetiske parametere ble beregnet basert på En Michaelis-Menten ikke-lineær regresjonsmodell. Verdier beregnet basert På Lineweaver-Burk, Hanes-Woolf, og Eadie-Hofstee tomter er vist I Tabell S2. Zymografisk observasjon av hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenaseaktivitet I t. roseum helcellelysater. De to første banene viser protein stige og hele protein farget Med Coomassie Blå. Den tredje og fjerde baner viser hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenase aktivitet farget med kunstig elektron akseptor nitroblue tetrazolium i en H2-rik og CO-rik atmosfære hhv. f Amperometriske målinger av hydrogenaseaktivitet I t. roseum hele celler. Hastigheten Av h2 oksidasjon ble målt med en hydrogenelektrode før og etter behandling med respiratoriske uncouplers og ionophores karbonyl cyanid m-klorfenyl hydrazin (CCCP), nigericin, og valinomycin

Hele celle kinetiske målinger viste At T. roseum oksiderer effektivt H2 og CO over et bredt spekter av konsentrasjoner gjennom hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenase aktivitet. I kulturer viser enzymene en moderat tilsynelatende hastighet (Vmax app på 376 nmol H2 og 149 nmol CO g−1 av protein min−1) og moderat tilsynelatende affinitet (Km app på 569 nM H2 og 285 nM CO) for disse substratene (Fig. 2c, d; Tabell S2). Med hensyn til karbonmonoksid dehydrogenase er disse observasjonene i samsvar med at organismen er i stand til å utnytte CO ved forhøyede konsentrasjoner for vekst og atmosfæriske konsentrasjoner for persistens. De tilsynelatende kinetiske parametrene for gruppen 1h-hydrogenase er mer lik de som nylig er beskrevet for verrucomicrobial metanotroph Methylacidiphilum fumariolicum (Km = 600 nM) enn de høyaffinitets, lavaktivitetshrogenaser av tidligere beskrevne atmosfæriske h2-rensere (Km < 50 nM) . Til sammen tyder disse funnene på At t. roseum kan dra nytte av de forhøyede h2-og CO-konsentrasjonene når de er tilgjengelige gjennom geotermisk aktivitet og opprettholde atmosfæriske konsentrasjoner av disse gassene ellers.

I Samsvar med de observerte helcelleaktivitetene, kjører cellelysater på native polyakrylamidgeler sterkt farget for hydrogenase-og karbonmonoksiddehydrogenaseaktivitet (Fig. 2e). Molekylvekten til hovedbåndene var henholdsvis ved forventet molekylvekt for en karbonmonoksid dehydrogenase-dimer og litt under forventet molekylvekt av en hydrogenase-dimer . Dette er kompatibelt med biokjemiske studier i andre organismer som har vist type i karbonmonoksid dehydrogenaser og gruppe 1h-hydrogenaser danner homodimerer . Vi neste bekreftet at hydrogenase ble koblet til luftveiene kjeden ved å måle h2 oksidasjon ved hjelp Av En H2 elektrode under aerobe forhold. Ubehandlede celler oksiderte H2 raskt. Denne aktiviteten ble redusert med 2,5 ganger ved TILSETNING AV CCCP med RESPIRATORISK frakobling OG opphørte ved tilsetning av ionoforvalinomycin, mens ingen signifikant endring I H2-oksidasjonshastighet var observerbar med protonofor nigericin (Fig. 2f). Kombinasjonen av disse resultatene antyder at oksidasjonen av hydrogen er tett koblet til respirasjonskjeden, og denne interaksjonen kan være knyttet til membranens elektriske gradient (Δψ), men ikke ph-gradient (δ).

Funn fra transkriptomanalyse og aktivitetsstudier tyder derfor på At t. roseum vedvarer gjennom oksidasjon av atmosfærisk H2 og CO. Vi foreslår at gruppen 1h-hydrogenase og type i karbonmonoksid dehydrogenase direkte bruker elektroner avledet Fra atmosfærisk H2 og CO for å støtte aerob respirasjon (Fig. 1d). Det er sannsynlig at disse elektronene blir videresendt via elektronbærere inn i menakinonbassenget og deretter overført til de terminale oksidaser. Imidlertid er det behov for ytterligere studier for å bekrefte hvordan disse proteinene funksjonelt og fysisk samhandler med luftveiene, inkludert lokalisering og hvilke elektronbærere de samhandler med. På grunn Av den genetiske intractability Av Klorflexi og mangel på spesifikke hydrogenase eller karbonmonoksid dehydrogenasehemmere, var vi heller ikke i stand til å bestemme nødvendigheten av Enten H2 eller CO oksidasjon for langvarig overlevelse for denne organismen. Tidligere studier har imidlertid vist at genetisk sletting av gruppen 1h-hydrogenase reduserer levetiden Til m. smegmatis-celler og Streptomyces avermitilis exosporer .

Rensing av atmosfæriske gasser er potensielt en felles persistensstrategi innen aerob heterotrofisk Klorflexi

etter å ha vist At T. roseum oksiderer atmosfæriske sporgasser under persistens, vi undersøkte senere om Dette er en felles strategi som Brukes Av Klorflexi. Vi analyserte først respiratoriske evner Av Thermogemmatispora sp. T81, en heterotrofisk cellulolytisk og sporulerende termofil, som vi tidligere isolerte fra geotermisk jord fra Tikitere, New Zealand . Analyse av organismens genom (Assembly ID: GCA_003268475.1) indikerte at den koder for kjerne-respiratoriske kjedekomponenter som ligner T. roseum, inkludert primære dehydrogenaser (nuo, ndh, sdh), terminale oksidaser (cox, cyo) og ATP-syntase (atp). Genomet koder også antatte operoner for strukturelle underenheter av en gruppe 1h-hydrogenase, modningsfaktorene for denne hydrogenasen og strukturelle underenheter av type i karbonmonoksid dehydrogenase (Figur S3). Imidlertid er homologer av den antatte heterodisulfidreduktasen og ETF-kompleksene kodet Av t. roseum fraværende Fra Termogemmatispora sp. T81 genom.

vi bekreftet at sporulerende kulturer Av Thermogemmatispora sp. T81 bruker Aktivt H2 OG CO. Organismen oksiderte langsomt Tilgjengelig H2 OG CO i hovedrommet til sub-atmosfæriske nivåer (120 ppbv H2, 70 ppbv CO) over ~320 h (Fig . 3a, b). Selv om denne stammen tidligere har vist seg å oksidere karbonmonoksid , er dette den første observasjonen at den kan gjøre det til sub-atmosfæriske konsentrasjoner og under utholdenhet. Disse resultatene tyder på at, til tross for sine distinkte evolusjonære historier og økologiske nisjer, Thermogemmatispora sp. T81 og t. roseum har begge utviklet lignende metabolske strategier for å overleve næringsbegrensning.

Hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenase aktivitet Av Thermogemmatispora sp. T81 under sporulering. Oksidasjon av molekylært hydrogen (H2; a) og karbonmonoksid (CO; b) til sub-atmosfæriske nivåer Av Thermogemmatispora sp. T81 kulturer. Feilfelt viser standardavvik for tre biologiske replikater, med varmedødte celler overvåket som en negativ kontroll (grå stiplede linjer). Blandingsforhold På H2 og CO vises på en logaritmisk skala og stiplede linjer viser gjennomsnittlig atmosfærisk blandingsforhold På H2 (0,53 ppmv)OG CO (0.10 ppmv)

Analyse av fordelingen av hydrogenaser og karbonmonoksid dehydrogenaser innenfor offentlig tilgjengelige referansegenomer viste at genetisk kapasitet for sporgassavfjerning er et felles trekk blant aerob Klorflexi. Spesifikt ble gruppe 1h-hydrogenaser og type i karbonmonoksid dehydrogenaser kodet i tre av de fire referansegenene i Thermomicrobiales (Klasse Chloroflexia) og fire av de fem referansegenene i Ktedonobacteriales (klasse Ktedonobacteria) (Fig. 4a, b). Sistnevnte inkluderer genomene til den heterotrofiske jordbakterien Ktedonobacter racemifer og nitritt-oksiderende bioreaktorisolatet Nitrolancea hollandica . I tillegg sju stammer innenfor fotosyntetiske orden Chloroflexales kodet gruppe 1f og / eller gruppe 2a-hydrogenaser (Figur S4). Disse hydrogenaseklassene har vist seg å mediere aerob h2-oksidasjon i en rekke bakterier, inkludert til sub-atmosfæriske konsentrasjoner i Henholdsvis Acidobacterium ailaaui og M. smegmatis . Videre viste en metatranscriptome-studie at homologer av gruppen 1f-hydrogenase Av Roseiflexus-arter er sterkt uttrykt i geotermiske mikrobielle matter om natten . Derfor er det sannsynlig at egenskapene til aerob h2 respirasjon og muligens atmosfærisk H2 oksidasjon strekker seg til fotosyntetiske stammer av denne rekke. En rekke metagenommonterte genomer, inkludert fra den rike kandidatklassen Ellin6529, også kodede gener for aerob H2 og CO-oksidasjon (Figur S4 & S5). I samsvar med tidligere rapporter koder Dehalococcoidia gruppe 1a-hydrogenaser kjent for å lette dehalorespirasjon .

Evolusjonær historie av gruppen 1h-hydrogenase og type i karbonmonoksid dehydrogenase. Fylogenetiske trær som viser fordelingen og evolusjonshistorien til de katalytiske (store) underenhetene av gruppen 1h-hydrogenase (hhyL; a) og type i karbonmonoksid dehydrogenase (coxL; b) I phylum Chloroflexi. Chloroflexi sekvenser (merket med klasse) er vist i fet skrift mot referanse sekvenser(merket med rekke). Trær ble konstruert ved hjelp av aminosyresekvenser gjennom maksimalsannsynlighetsmetoden (hull behandlet med delvis sletting) og ble bootstrapped med 100 replikater. Trærne var henholdsvis forankret med gruppe 1g-hydrogenase sekvenser (WP_011761956. 1, WP_048100713. 1) og type II karbonmonoksid dehydrogenase sekvenser (WP_011388721.1, WP_012893108.1). Fordelingen av andre respiratoriske opptak hydrogenaser innen genomer og metagenommonterte genomer (MAGs) I phylum Chloroflexi er vist I Figur S4. Fordelingen av type i karbonmonoksid dehydrogenaser innen metagenommonterte genomer (MAGs) I phylum Chloroflexi er vist I Figur S5

våre analyser tyder på at kapasiteten for atmosfærisk h2 og CO oksidasjon kan ha utviklet seg på to eller flere anledninger i Chloroflexi. Fylogenetiske trær viser at gruppen 1h-hydrogenaser Fra Klorfleksi og Ktedonobakterier er divergerende og faller i to forskjellige, robust støttede grener (Fig. 4a). Det er derfor mer sannsynlig At Klorfleksi og Ktedonobakterier uavhengig kjøpte disse enzymene, for eksempel som følge av horisontale genoverføringshendelser fra Andre Terrabakterier, i stedet for vertikalt å arve dem fra en felles forfader. Fylogenetisk analyse antyder også at type i karbonmonoksid dehydrogenase kan også ha blitt ervervet ved to eller tre anledninger i denne rekke (Fig. 4b). I tråd med deres sannsynlige uavhengige oppkjøp, antatte operoner som koder for hydrogenase og karbonmonoksid dehydrogenase I T. roseum (Figur S2) og Thermogemmatispora sp. T81 (Figur S3) er tydelig organisert. For eksempel er strukturelle og tilbehørsfaktorer av karbonmonoksid dehydrogenase kodet i en enkelt antatt operon I Termogemmatispora sp. T81 (coxMSLIG), men er delt inn i en strukturell operon (coxGSLM) og tilbehor operon (inkludert coxG og coxE) I T. roseum. Disse funnene er enige med tidligere slutninger av horisontal spredning av hhyL og coxL gener og foreslår at det er sterkt selektivt trykk for oppkjøpet av metabolske enzymer som støtter utholdenhet. Imidlertid kan andre forklaringer på deres observasjoner ikke utelukkes, og ytterligere analyse er nødvendig for å løse de komplekse evolusjonære historiene til hydrogenaser og karbonmonoksid dehydrogenaser.

Økologisk og biogeokjemisk betydning av metabolsk fleksibilitet Og sporgass oksidasjon I Chloroflexi

Aerobe heterotrofe bakterier fra phylum Chloroflexi er mer metabolsk allsidig enn tidligere antatt. Transkriptomanalysene viser tydelig At t. roseum regulerer stoffskiftet som følge av næringsbegrensning, noe som muliggjør utholdenhet på en kombinasjon av eksogene uorganiske forbindelser og sannsynligvis endogene karbonreserver. Til støtte for dette viste gasskromatografimålinger at bakterien effektivt oksiderer H2 og CO ned til sub-atmosfæriske konsentrasjoner under utholdenhet gjennom en aerob respiratorisk prosess. Vi gjorde lignende funn for ktedonobacterial isolate Thermogemmatispora sp. T81, noe som tyder på at sporgass rensing kan være en vanlig persistensstrategi ansatt av aerob Klorflexi. Analyser av primærsekvensfylogeni og operonstruktur indikerer at gruppen 1 h-hydrogenaser og karbonmonoksid dehydrogenaser i disse organismene faller inn i forskjellige klader og er relativt divergerende. Derfor er det sannsynlig at disse organismene har horisontalt fått kapasitet til å oksidere atmosfærisk H2 og CO via separate hendelser, selv om andre forklaringer er mulige. Den tilsynelatende konvergensen i persistensstrategier er bemerkelsesverdig gitt de forskjellige evolusjonære historiene, persistensmorfologier (dvs.sporulering I T81) og økologiske nisjer av disse bakteriene. Ressursgeneralisme er derfor sannsynlig å være en felles økologisk strategi for overlevelse Av Klorflexi i miljøer der organisk karbon og andre næringsstoffer kan være periodisk knappe.

Videre gir disse funnene ren kulturstøtte for hypotesen om at atmosfærisk karbonmonoksid tjener som en energikilde for utholdenhet . Våre funn tyder på at uttrykket og aktiviteten til karbonmonoksid dehydrogenase er knyttet til utholdenhet, og gir bevis for at atmosfærisk CO kan tjene som en elektrondonor for aerob respiratorisk kjede i denne tilstanden. Faktisk, som med atmosfærisk H2, er atmosfærisk CO sannsynligvis en pålitelig energikilde for mikrobiell overlevelse gitt ubiquity, diffusibility og energitetthet. Ved å integrere disse funnene med den bredere litteraturen er det sannsynlig at atmosfærisk CO-oksidasjon er en generell strategi som støtter langsiktig overlevelse av aerobe heterotrofe bakterier. Faktisk har forskjellige heterotrofiske bakterier tidligere blitt antatt å være i stand til å oksidere atmosfærisk CO, inkludert Proteobakterier , Actinobakterier og En Termogemmatispora-stamme . Videre har andre datasett vist at karbonmonoksid dehydrogenaseuttrykk aktiveres under næringsbegrensning i andre aerobe organismer . I motsetning til atmosfærisk H2 gjenstår det imidlertid å bli validert gjennom genetiske og biokjemiske studier at atmosfærisk CO-oksidasjon kan forbedre overlevelse av bakterier under persistens. I tråd med tidligere aktivitetsbaserte målinger viser transkriptomanalysen At t. roseum uttrykker karbonmonoksid dehydrogenase ved høye nivåer under vekst. I motsetning carboxydotrophs som Oligotropha carboxidovorans, T. roseum som karboksydovor kan ikke vokse kjemolithoautotrofisk og ser i stedet ut TIL å bruke CO som en ekstra energikilde under heterotrofisk vekst. Det brede kinetiske spekteret Av t. roseum karbonmonoksid dehydrogenase i hele celler gjør det mulig for dette isolatet å fortsette både på allestedsnærværende tilgjengelig atmosfærisk CO og vokse mixotrophically i mikromiljøer hvor CO er tilgjengelig ved forhøyede konsentrasjoner (opptil 6000 ppmv) gjennom geotermisk aktivitet .

Endelig etablerer Denne studien Klorflexi som den tredje phylum eksperimentelt vist å scavenge atmosfærisk H2, etter Actinobacteria og Acidobacteria . Funnene som er gjort her, ligner de som tidligere er rapportert for actinobacterium Mycobacterium smegmatis og acidobacterium Pyrinomonas methylaliphatogenes , som begge også skifter fra heterotrofisk respirasjon til atmosfærisk h2 oksidasjon som respons på energibegrensning, blant annet gjennom å uttrykke gruppe 1h-hydrogenaser. Gitt minst fire andre kultiverte phyla (Fig. 4a) og to kandidat phyla koder også gruppe 1h-hydrogenaser, det virker stadig mer sannsynlig at atmosfærisk H2 tjener som en generell energikilde for aerobe heterotrofe bakterier. Denne observasjonen er også potensielt biogeokjemisk signifikant, gitt aerobe jordbakterier er kjent for å være hovedvasken i den globale hydrogen syklusen . Videre arbeid er imidlertid nødvendig for å teste disse om disse prinsippene strekker seg til de fortsatt gåtefulle Klorflexi-artene som bor i mesofile jordmiljøer.