Wikipedia

Paracoccaceae

Familie der Ordnung Rhodobacterales

Die Paracoccaceae sind eine Familie von Bakterien. Die Familie umfasst Bakterien, die oft in marinen Lebensräumen vorkommen, und weist eine große metabolische und ökologische Vielfalt auf. Arten sind auch in anderen Habitaten anzutreffen, wie Süßwasser, Boden (z. B. Arten von Paracoccus) oder im Abwasser (Amaricoccus) anzutreffen. Einige sind auf Sauerstoff angewiesen, also strikt aerob. Andere sind wiederum fakultativ anaerob, zeigen also auch unter Sauerstoffausschluss Wachstum. Viele Arten können die Photosynthese nutzen. Einige Vertreter wurden früher der Familie Rhodobacteraceae zugeordnet. Diese Familie wurde aufgelöst und die enthaltenden Gattungen auf verschiedene Familien aufgeteilt.

Paracoccaceae

Brucella canis

Systematik
Klassifikation: Lebewesen
Domäne: Bakterien (Bacteria)
Abteilung: Proteobacteria
Klasse: Alphaproteobacteria
Ordnung: Rhodobacterales
Familie: Paracoccaceae
Wissenschaftlicher Name
Paracoccaceae
Liang et al. 2022

Merkmale

Bearbeiten

Die Mitglieder der Familie Paracoccaceae sind gramnegative Bakterien, was bedeutet, dass sie bei der Gram-Färbung einen roten oder pinkfarbene Färbung zeigen. Sie können in verschiedenen Formen auftreten, darunter kokkoid (kugelförmig) und stäbchenförmig.

Einige Mitglieder sind begeißelt und beweglich, auch unbegeißelte Vertreter, wie Methylarcula sind vorhanden. Einige Arten vermehren sich durch Knospung. Anstelle der für die meisten Bakterienarten typische binäre Zellteilung, bei der zwei mehr oder weniger gleichgeformte und gleich große Zellen entstehen, bildet sich eine zunächst kleinere Tochterzelle, die mit der Mutterzelle einige Zeit verbunden bleibt. Die Tochterzelle wächst hierbei nicht gleichmäßig, sondern polar, an einem bestimmten Punkt. Zu den knospenden Arten zählen z. B. Rhodobacter blasticus und Gemmobacter aquatilis.

Stoffwechsel

Bearbeiten

Die Paracoccaceae zeichnen sich durch einen vielseitigen Stoffwechsel aus. Viele Arten sind in der Lage, unter aeroben und anaeroben Bedingungen eine Vielzahl organischer Verbindungen zu nutzen. Auch methylotrophe Arten, die z. B. Methylamin zur Energiegewinnung einsetzten, sind vorhanden.[1]

Mehrere Arten sind photoheterotroph, d. h. sie nutzen die Lichtenergie und benötigen zusätzlich noch organische Verbindungen. Auch photoautotrophe Bakterien sind vorhanden.

Die phototrophen Arten besitzen das Bacteriochlorophyll a und zählen zu den Nichtschwefelpurpurbakterien. Sie nutzen meist Schwefelwasserstoff (H2S) als Elektronenspender, hierbei wird Schwefel als Produkt freigesetzt. Einige Arten können den Schwefel dann auch weiter zu Sulfat oxidieren und damit noch einmal Energie gewinnen. Hierzu zählen viele Arten der Rhodobacter. Einige Arten der Gattung Roseinatronobacter besitzen relativ seltene Carotinoide, die im englischen als Demethylspheroidene und Demethylspheroidenone bezeichnet werden.

Einige Arten, z. B. viele von Rhodobacter, sind dazu noch in der Lage photolithoautotroph zu wachsen. Sie verwenden hierzu reduzierte Schwefelverbindungen (wie Sulfid oder Thiosulfat) oder Wasserstoff als Elektronendonoren („Elektronenspender“) und Bikarbonat (wenn im Wasser) oder CO2 als Kohlenstoffquelle für den Zellsubstanzaufbau, diese Verbindungen werden durch den Calvin-Zyklus fixiert.

Bei einigen Gattungen handelt es sich um sogenannte „Aerobe anoxygene phototrophe Bakterien“ (AAPs), diese Organismen können eine Photosynthese unter aeroben Bedingungen betreiben, Kohlendioxid wird hierbei allerdings nicht genutzt und somit produzieren sie dabei keinen Sauerstoff. Sie nutzen Licht als zusätzliche Energiequelle, zusätzlich werden organische Substanzen benötigt. Hierzu zählen z. B. einige Arten der Roseinatronobacter. Bei einigen handelt es sich um strenge heterotrophe Bakterien. Einige sind in der Lage, Schwefelverbindungen auch autotroph zu verwenden. Es sind auch denitrifizierende Arten vorhanden. Sie wandeln zur Energiegewinnung den im Nitrat (NO3−) gebundenen Stickstoff zu molekularem Stickstoff (N2) um. Paracoccus denitrificans ist ein Modellorganismus für die Untersuchung der Denitrifikation.[2][3] Solche Bakterien spielen eine Rolle im Stickstoffkreislauf.[1] Einige Arten sind auch in der Lage, aromatische Kohlenwasserstoffe im Stoffwechsel zu nutzen und somit abzubauen.[4]

Die Art Rhodobacter capsulatus (auch als Cereibacter sphaeroides bezeichnet) produziert sogenannte „Gene Transfer Agents“ (GTAs). Hierbei handelt sich um virusähnliche Partikel, die von dem Bakterium produziert werden und genetisches Material zwischen Zellen übertragen können. Es wird hier nur ein sehr kleiner, zufälliger Ausschnitt der DNA übertragen. Hierdurch findet ein horizontaler Gentransfer statt, der in der Evolution eine bedeutende Rolle spielt. GTA hat sich vermutlich aus ehemaligen temperenten Phagen gebildet. Die Viren haben im Laufe der Zeit die Fähigkeit zur selbstständigen Kopie verloren und wurden fest in die Wirtszelle integriert.[5][6]

Einige Arten reichern Polyhydroxybuttersäure (PHB) oder weitere verschiedene Polyhydroxyalkanoate (PHA) an, dies dient als Speicher für Nährstoffarmut.[7]

Es folgt eine Tabelle einiger Beispielarten:[7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20]

Arten der Familie Paracoccaceae
Art Isolation/Habitat Metabolismus Na⁺-Bedarf Sonstige Hinweise Referenzen
Defluviimonas denitrificans Biofilter, marine Aquakultur-Rezirkulationssysteme (Israel) chemoorganoheterotroph Nein - Foesel et al., 2011
Gemmobacter aquatilis Teich (USA) fakultativ anaerob chemoorganoheterotroph, Denitrifikation unter anaeroben Bedingungen Nein - Rothe et al., 1987
Gemmobacter changlensis Schnee, Himalaya (Indien) photoheterotroph (PH) Nein früher *Rhodobacter changlensis* Chen et al., 2013a; Anil Kumar et al., 2007
Haematobacter missouriensis klinische Blutproben aus Wunden aerob chemoorganotroph Nein - Helsel et al. 2007
Methylarcula marina eine Mündung ins Asowsches Meer, Russland FMT Ja bildet Ectoin Doronina et al. 2000
Paracoccus denitrificans Boden, Abwasser, Gülle, Klärschlamm fakultativ chemolithoautotroph Nein fähig zur Denitrifikation Ludwig et al. 1993
Pararhodobacter aggregans im Biofilter einer marinen Aquakultur, Israel areob, chemoorganotroph Nein -
Pseudorhobacter ferrugineus Biofilter einer marinen Aquakultur aerob, chemoorganotroph Nein -
Rhodobacter capsulatus stagnierendes Süßwasser, Licht ausgesetzt, mit reduziertem Sauerstoff (USA, Kuba) Nicht-Schwefelpurpurbakterien Nein - Imhoff et al., 1984
Rhodobacter vinaykumarii Gezeitenmeerwasser (Indien) Nicht-Schwefelpurpurbakterien Ja - Srinivas et al., 2007a
Rhodobacter viridis Flusswasser und Schlamm (Indien) Nicht-Schwefelpurpurbakterien Nein - Shalem Raj et al., 2013
Roseinatronobacter thiooxidans Sodasee in Sibirien aerobe anoxygene Phototrophe Ja - Sorokin et al. 2000
Roseitranquillus sediminis Sediment von Kongsfjorden, Ny-Ålesund, Spitzbergen chemoorganoheterotroph Ja - Umar et al., 2021
Solirhodobacter olei mit Öl verunreinigter Boden aus dem Daqing-Ölfeld in China. chemolithoautotroph mit Thiosulfat Nein - Chu et al. 2020
Thioclava pacifica im Bereich einer suflidreichen Hydrothermalquelle an der Küste von Papua-Neuguinea chemolithoautotrophes Wachstum mit Schwefelverbindungen Ja - Sorokin et al. 2005
Zongyanglinia marinus aus dem Sediment im Gelben Meer streng aerob, reduziert Nitrat zu N2 Ja - Chu et al. 2020

Abkürzungen:

  • AAP (Aerobic Anoxygenic Phototrophs): aerobe anoxygene Phototrophe
  • FMT: fakultativ methylotroph

Ökologie

Bearbeiten

Die Paracoccaceae kommen in einer Vielzahl von Umgebungen vor, darunter Boden, Süßwasser und marine Ökosysteme.[7][21] Ihre metabolische Flexibilität erlaubt es ihnen, sich an unterschiedliche ökologische Nischen anzupassen. Einige kommen in extremen Umgebungen vor. Arten wie Roseinatronobacter bogoriensis und R. thiooxidans wurden in Soda-Seen gefunden. Andere Stämme sind Bewohner von sulfidischen Hydrothermalgebieten (z. B. Thioclava pacifica) und heißen Quellen (Pleomorphobacterium xiamenense).[4][17][22]

Anwendungen

Bearbeiten

Mitglieder der Familie Paracoccaceae haben Potenzial für biotechnologische Anwendungen wie die Bioremediation und die Behandlung von Abwässern. Durch ihre Denitrifikationsfähigkeiten könnten sie zur Entfernung von Nitrat aus belasteten Ökosystemen beitragen.[1]

Systematik

Bearbeiten

Im Jahr 2022 wurde die Familie Rhodobacteraceae aufgrund genetischer Untersuchungen aufgelöst. Die Mitglieder wurden aufgrund taxonomischen Untersuchungen, wie z. B. Vergleiche der Ribosomalen RNA auf die neuen Familien Roseobacteraceae, Stappiaceae, Ahrensiaceae und die Paracoccaceae verteilt. Die für die ursprüngliche Familie namensgebende Gattung Rhodobacter wurde zu den Paracoccaceae gestellt.[7][23]

Es folgt eine Liste einiger Gattungen (Stand Dezember 2024):[24]

Einzelnachweise

Bearbeiten
  1. ↑ a b c Zhaobin Huang, Meiqin Li, Aharon Oren, Qiliang Lai: Genome-based analysis of the family Paracoccaceae and description of Ostreiculturibacter nitratireducens gen. nov., sp. nov., isolated from an oyster farm on a tidal flat. In: Frontiers in Microbiology. Band 15, 30. April 2024, ISSN 1664-302X, doi:10.3389/fmicb.2024.1376777, PMID 38746742, PMC 11092380 (freier Volltext).
  2. ↑ Hannah Gaimster, Mark Alston, David J Richardson, Andrew J Gates, Gary Rowley: Transcriptional and environmental control of bacterial denitrification and N2O emissions. In: FEMS Microbiology Letters. 365. Jahrgang, Nr. 5, 20. Dezember 2017, ISSN 1574-6968, doi:10.1093/femsle/fnx277, PMID 29272423.
  3. ↑ Andrew J. Gates, Victor M. Luque-Almagro, Alan D. Goddard, Stuart J. Ferguson, M. Dolores Roldán, David J. Richardson: A composite biochemical system for bacterial nitrate and nitrite assimilation as exemplified by Paracoccus denitrificans. In: Biochemical Journal. 435. Jahrgang, Nr. 3, 1. Mai 2011, ISSN 0264-6021, S. 743–753, doi:10.1042/BJ20101920, PMID 21348864 (englisch, portlandpress.com).
  4. ↑ a b Asif Hameed, Kokkarambath Vannadil Suchithra, Shih-Yao Lin, Paul Stothard, Chiu-Chung Young: Genomic potential for inorganic carbon sequestration and xenobiotic degradation in marine bacterium Youngimonas vesicularis CC-AMW-ET affiliated to family Paracoccaceae. In: Antonie van Leeuwenhoek. Band 116, Nr. 11, November 2023, ISSN 0003-6072, S. 1247–1259, doi:10.1007/s10482-023-01881-6.
  5. ↑ Georg Fuchs: Allgemeine Mikrobiologie. 10. unveränderte Auflage. Thieme, Stuttgart 2017, ISBN 978-3-13-241885-1.
  6. ↑ Andrew S. Lang, Alexander B. Westbye, J. Thomas Beatty: The Distribution, Evolution, and Roles of Gene Transfer Agents in Prokaryotic Genetic Exchange. In: Annual Review of Virology. Band 4, Nr. 1, 29. September 2017, ISSN 2327-056X, S. 87–104, doi:10.1146/annurev-virology-101416-041624 (annualreviews.org [abgerufen am 30. Dezember 2024]).
  7. ↑ a b c d María J. Pujalte, Teresa Lucena, María A. Ruvira, David Ruiz Arahal, M. Carmen Macián: The Family Rhodobacteraceae. In: The Prokaryotes. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-30196-4, S. 439–512, doi:10.1007/978-3-642-30197-1_377.
  8. ↑ Doronina NV, Trotsenko YA (2000): A novel plant-associated thermotolerant alkaliphilic methylotroph of the genus Paracoccus. Microbiology Band 69; S. 593–598
  9. ↑ Imhoff JF, Truper HG, Pfenning N (1984): Rearrangement of the species and genera of the phototrophic ‘‘purple nonsulfur bacteria’’. In: Int J Syst Bacteriol Band 34: S. 340–34
  10. ↑ Srinivas TNR, Kumar PA, Sasikala C, Ramana CV, Imhoff JF (2007a): Rhodobacter vinaykumarii sp. nov., a marine phototrophic alphaproteobacterium from tidal waters, and emended description of the genus Rhodobacter. In: Int J Syst Evol Microbiol Band 57: S. 1984–1987
  11. ↑ Shalem Raj P, Ramaprasad EVV, Vaseef S, Sasikala C, Ramana CV (2013): Rhodobacter viridis sp. nov., a phototrophic bacterium isolated from Western Ghats of India. In: Int J Syst Evol Microbiol Band 63: S. 181–186
  12. ↑ Umar M, Krishnan KP, Sinha RK, Kannukkarathi T, Merlin TS, Johnson JI, Joseph V, Puthiyedathu ST.: Roseitranquillus sediminis gen. nov., sp. nov. a novel genus and species of the family Rhodobacteraceae, isolated from sediment of an Arctic fjord. In: Antonie Van Leeuwenhoek 2021; Band 114, S. 2147–2162. doi:10.1007/s10482-021-01669-6
  13. ↑ Rothe, B., Fischer, A., Hirsch, P. et al.: The phylogenetic position of the budding bacteria Blastobacter aggregatus and Gemmobacter aquatilis gen., nov. sp. nov. In: Arch. Microbiol. Band 147, 92–99 (1987). doi:10.1007/BF00492911
  14. ↑ Chen W-M, Cho N-T, Huang W-C, Young C-C, Sheu S-Y (2013): Description of Gemmobacter fontiphilus sp. nov., isolated from a freshwater spring, reclassification of Catellibacterium nectariphilum as Gemmobacter nectariphilus comb. nov., Catellibacterium changlense as Gemmobacter changlensis comb. nov., Catellibacterium aquatile as Gemmobacter aquaticus nom. nov., Catellibacterium caeni as Gemmobacter caeni comb. nov., Catellibacterium nanjingense as Gemmobacter nanjingensis comb. nov., and emended description of the genus Gemmobacter and Gemmobacter aquatilis. In: Int J Syst Evol Microbiol Band 63, S. 470–478
  15. ↑ Sorokin DY, Tourova TP, Kuznetsov BB, Bryantseva IA, Gorlenko VM (2000): Roseinatronobacter thiooxidans gen. nov., sp. nov., a new alkaliphilic aerobic bacteriochlorophyll a-containing bacterium isolated from a soda lake. In: Mikrobiologiya Band 69, S. 89–97 (in Russian)
  16. ↑ Helsel LOHollis D, Steigerwalt AG, Morey RE, Jordan J, Aye TRadosevic J, Jannat-Khah D, Thiry D, Lonsway DR, Patel JB, Daneshvar MI, Levett PN 2007. Identification of “Haematobacter,” a New Genus of Aerobic Gram-Negative Rods Isolated from Clinical Specimens, and Reclassification of Rhodobacter massiliensis as “Haematobacter massiliensis comb. nov.”. J Clin Microbiol 45:. doi:10.1128/jcm.01188-06
  17. ↑ a b Sorokin DY, Tourova TP, Spiridonova EM, Rainey FA, Muyzer G (2005a) Thioclava pacifica gen. nov., sp. nov., a novel facultatively autotrophic, marine, sulfur-oxidizing bacterium from a near-shore sulfidic hydrothermal area. Int J Syst Evol Microbiol 55:1069–1075
  18. ↑ Chu C, Liu B, Lian Z, Zheng H, Chen C, Yue Z, Li L, Sun Z.: Solirhodobacter olei gen. nov., sp. nov., a nonphotosynthetic bacterium isolated from oil-contaminated soil. In: Int J Syst Evol Microbiol 2020; Band 70, S. 582–588
  19. ↑ Xu, L., Liu, A. & Zhang, YJ. Zongyanglinia huanghaiensis gen. nov., sp. nov., a novel denitrifying bacterium isolated from the yellow sea, and transfer of Pelagicola marinus to Zongyanglinia gen. nov. as Zongyanglinia marinus comb. nov. Antonie van Leeuwenhoek 114, 137–149 (2021). doi:10.1007/s10482-020-01507-1
  20. ↑ Foesel BU, Drake HL, Schramm A (2011): Defluviimonas denitrificans gen. nov., sp. nov., and Pararhodobacter aggregans gen. nov., sp. nov., nonphototrophic Rhodobacteraceae from the biofilter of a marine aquaculture. In: Syst Appl Microbiol Band 34: S. 498–502 doi:10.1016/j.syapm.2011.08.006
  21. ↑ Xinli Pan, Zhe Li, Fei Li, Yuanlin Huang, Qiaozhen Wang, Shushi Huang, Wenjin Hu, Mingguo Jiang: Thermohalobaculum xanthum gen. nov., sp. nov., a moderately thermophilic bacterium isolated from mangrove sediment. In: Antonie van Leeuwenhoek. Band 114, Nr. 11, November 2021, ISSN 0003-6072, S. 1819–1828, doi:10.1007/s10482-021-01641-4.
  22. ↑ Decui Yin, Liwei Chen, Jingqun Ao, Chunxiang Ai, Xinhua Chen: Pleomorphobacterium xiamenense gen. nov., sp. nov., a moderate thermophile isolated from a terrestrial hot spring. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Band 63, Pt_5, 1. Mai 2013, ISSN 1466-5026, S. 1868–1873, doi:10.1099/ijs.0.042713-0.
  23. ↑ LPSN - Familie Rhodobacteraceae
  24. ↑ LPSN Familie Paracoccaceae

Literatur

Bearbeiten
  • Zhaobin Huang, Meiqin Li, Aharon Oren, Qiliang Lai: Genome-based analysis of the family Paracoccaceae and description of Ostreiculturibacter nitratireducens gen. nov., sp. nov., isolated from an oyster farm on a tidal flat. In: Frontiers in Microbiology. Band 15, 30. April 2024, ISSN 1664-302X, doi:10.3389/fmicb.2024.1376777, PMID 38746742, PMC 11092380 (freier Volltext) – (frontiersin.org [abgerufen am 18. Dezember 2024]).
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Paracoccaceae&oldid=251960777“