코마목스

Comammox

코마목스(COMPLTE AMMonia OXidation)는 암모니아를 질산염으로 변환한 다음 질산염으로 변환할 수 있는 유기체에 기인하는 이름이다.[1]질화작용은 전통적으로 암모니아 산화 박테리아와 고세아가 암모니아를 질산염으로 산화시킨 다음 질산염 박테리아가 질산염으로 전환하는 2단계 과정으로 생각되어 왔다.[2][3]암모니아를 하나의 미생물에 의한 질산염으로의 완전한 전환은 2006년에 처음 예측되었다.[1]2015년에는 니트로스피라 속 내에서 두 가지 전환 과정을 모두 수행할 수 있는 미생물의 존재가 발견되어 질소 주기를 갱신하였다.[4][5]니트로스피라 속에서는 주요 생태계 코마목스가 주로 자연 양식업자와 공학적 생태계에서 발견된다.[6]

완전한 질화 단계는 단일 산화 자체보다 더 많은 에너지(질산염에 대한 암모니아 산화의 경우 ∆G°′ = -349 kJ mol−1 NH33),[5] 질산염에 대한 질산염의 경우 ammoniaG° for = -74 kJ mol−1 NO2−)를 산출한다−1.

코마목스 니트로스피라 박테리아

산화 암모니아를 질산염으로 완전 질화시키는 것은 니트로스피라에 정력적으로 유리하다.[5]니트로스피라에 대한 이전의 연구 때문에, 모든 니트로스피라는 니트로스파이트를 에너지원으로 사용하는 것으로 생각되었다.[1]따라서 2015년이 되어서야 코마목스 니트로스피라가 발견되었다.[5]발견된 모든 니트리피어는 니트로스피라속 하위선 II에 속한다.[3]니트로스피라 속으로부터 나온 질화 화학조영양성 박테리아의 게놈은 암모니아와 질산염 모두를 암호화하고 있다.[5]질산 암모니아 산화에 의한 성장과 관련된 유전자는 암모니아 모노옥시제네아제와 히드록시아민 탈수소화 유전자(예: 아모A 유전자와 hao 클러스터)이다.[5]이를 통해 니트로스피라(Nitrospira)를 완전히 질소화시키는 것이 환경 속에서 발견되는 질소사이클링 미생물 공동체의 주춧돌 역할을 하고 있음을 알 수 있다.코마목스 생물체가 발견된 지 거의 2년이 지난 후, 니트로스피라 이노피나타는 순수 문화권에서 고립된 최초의 완전한 질화수소였다.[7]니트로스피라 이노피나타의 운동학적 생리학적 분석은 이 완전한 질화체가 암모니아에 대한 친화력이 높고, 성장 속도가 느리며, 최대 암모니아 산화율이 낮으며, 수율이 높다는 것을 보여주었다.[7][6]콤마목스 니트로스피라의 발견은 질소 주기의 모듈형 진화에 대한 관점을 제공하고 질소화의 진화 역사의 복잡성에 대해 확장한다.[5]

코마목스의 생태계

코마막스는 천연 담수와 육상 생태계를 포함한 많은 생태계에서 확인되었다.특히 콤마녹스 유전자는 바다에 풍부하지 않은 것으로 밝혀졌다.또한 물과 폐수 처리 중에 암모늄을 제거하기 위해 콤마목스에 대한 공학적 생태계를 사용할 수 있다.[3]코마막스는 양식 생물유출 장치, 음용수 처리 및 유통 시스템, 폐수 처리 공장 등 많은 공학적 시스템에서 발견되었다.[3][6] 이러한 공학적 생태계에서 암모니아 산화 박테리아 및/또는 고고학과 함께 발생하는 코마모스의 성장은 보통 다른 암모니아 산화 원핵생물보다 많다.[3][6]처리된 폐수의 공정 구성과 화학적 구성의 영향을 받아 그 분포와 풍부함을 포함한 생물지리학 측면에서 현재 코마목스의 생태계는 알려져 있지 않다.[3][6]이러한 연구결과에 따라, 코마목스는 공학적 환경에서 니트로스피라(Nitrospira)를 배제하여 폐수처리 과정에서 사용하는 이상적인 미생물이 되는 것으로 판단되었다.[3]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c Costa, E; Pérez, J; Kreft, JU (May 2006). "Why is metabolic labour divided in nitrification?". Trends in Microbiology. 14 (5): 213–9. doi:10.1016/j.tim.2006.03.006. PMID 16621570.
  2. ^ Winogradsky, Serge (1892). "Contributions a la morphologie des organismes de la nitrification". Arch. Sci. Biol. 1: 87–137.
  3. ^ a b c d e f g Lawson, Christopher E; Lücker, Sebastian (2018-04-01). "Complete ammonia oxidation: an important control on nitrification in engineered ecosystems?". Current Opinion in Biotechnology. Energy biotechnology • Environmental biotechnology. 50: 158–165. doi:10.1016/j.copbio.2018.01.015. ISSN 0958-1669. PMID 29414055.
  4. ^ van Kessel, MA; Speth, DR; Albertsen, M; Nielsen, PH; Op den Camp, HJ; Kartal, B; Jetten, MS; Lücker, S (26 November 2015). "Complete nitrification by a single microorganism". Nature. 528 (7583): 555–9. Bibcode:2015Natur.528..555V. doi:10.1038/nature16459. PMC 4878690. PMID 26610025.
  5. ^ a b c d e f g Daims, H; Lebedeva, EV; Pjevac, P; Han, P; Herbold, C; Albertsen, M; Jehmlich, N; Palatinszky, M; Vierheilig, J; Bulaev, A; Kirkegaard, RH; Bergen, MV; Rattei, T; Bendinger, B; Nielsen, PH; Wagner, M (26 November 2015). "Complete nitrification by Nitrospira bacteria". Nature. 528 (7583): 504–9. Bibcode:2015Natur.528..504D. doi:10.1038/nature16461. PMC 5152751. PMID 26610024.
  6. ^ a b c d e Fowler, Susan Jane; Palomo, Alejandro; Dechesne, Arnaud; Mines, Paul D.; Smets, Barth F. (March 2018). "Comammox Nitrospira are abundant ammonia oxidizers in diverse groundwater-fed rapid sand filter communities: Comammox Nitrospira in drinking water biofilters" (PDF). Environmental Microbiology. 20 (3): 1002–1015. doi:10.1111/1462-2920.14033. PMID 29314644. S2CID 4325672.
  7. ^ a b Kits, K. Dimitri; Sedlacek, Christopher J.; Lebedeva, Elena V.; Han, Ping; Bulaev, Alexandr; Pjevac, Petra; Daebeler, Anne; Romano, Stefano; Albertsen, Mads (2017). "Kinetic analysis of a complete nitrifier reveals an oligotrophic lifestyle". Nature. 549 (7671): 269–272. Bibcode:2017Natur.549..269K. doi:10.1038/nature23679. PMC 5600814. PMID 28847001.