Sulfurimonas est un genre de bactéries de la classe des Epsilonproteobacteria, connu pour réduire les nitrates, oxyder à la fois le soufre et l'hydrogène et contenir des hydrogénases du groupe IV.... Ce genre comprend quatre espèces : Sulfurimonas autorophica, Sulfurimonas denitrificans, Sulfurimonas gotlandica et Sulfurimonas paralvinellae. Le nom du genre est dérivé de « soufre » en latin et « monas » du grec, signifiant ensemble une « tige oxydant le soufre ».. La taille des bactéries varie environ de de longueur et de largeur...
Les membres du genre Sulfurimonas se trouvent dans une variété d'environnements différents qui comprennent des évents marins profonds, des sédiments marins et des habitats terrestres. Leur capacité à survivre dans des conditions extrêmes est attribuée à plusieurs copies d'une enzyme.
L'analyse phylogénétique suggère que les membres du genre Sulfurimonas ont une capacité de dispersion limitée et que sa spéciation a été affectée par l'isolement géographique plutôt que par la composition hydrothermale. Les courants océaniques profonds affectent la dispersion de Sulfurimonas spp., influençant sa spéciation.. Comme indiqué dans le rapport MLSA des évents hydrothermaux d'eau profonde en 2017, l'Epsilonproteobacteria Sulfurimonas a une capacité de dispersion plus élevée par rapport aux thermophiles d'évents hydrothermaux d'eau profonde, indiquant une spéciation allopatrique.
Caractéristiques +Tableau 1. Caractéristiques spécifiques des quatre espèces du genre Sulfurimonas Espèce Taille Morphologie. Mouvement Dépendance à la température Conditions de l'habitat Conditions optimales Temps de doublement dans des conditions optimales (heures) Sulfurimonas autotrophica 1,5-2,5 x 0,5-1,0 m Tige Un seul flagelle polaire mésophile Température : 10 - 40 °C pH : 5 - 9 Température : 23 - 26 °C PH= 6,5 1,4 Sulfurimonas denitrificans Longueur variable avec largeur ~0.3 μm Rod court ou Spirilla-like N / A mésophile Température : 10-30 °C ; pH : 7. Température : 22 °C, pH : 7 12 Sulfurimonas gotlandica 0,66 ± 0,083 x 62,1 ± 0,54 µm. Tige incurvée ou Spirilla-like Un flagelle polaire ou deux flagelles aux pôles opposés Psychrotolérant Température : 4 – 20 °C, pH : 6,7–8,0 Température : 15 °C, 13 Sulfurimonas paralvinellae 1,50-2,50 m × 0,6-0,8 m Tige flagelle en mouvement 1,5 à 2,5 m de long et 0,6 à 0,8 m de large mésophile Température : 4-35 °C, pH : 5,4-8,6 Température : 30 °C, pH : 6,1 13-16
Histoire de la reconnaissance « Auto » et « trophicos » sont dérivés des mots grecs « auto » signifiant soi et « trophicos » faisant référence à l'allaitement, à l'entretien ou à l'alimentation, ce qui indique son autotrophie. L'abondance et la distribution des sous-groupes au sein des epsilonproteobacteria et du genre Sulfurimonas ont été détectés dans la colonne d'eau en utilisant un certain nombre de techniques, y compris le clonage de l'ARNr 16S, le dépôt catalysé de marqueurs et hybridation fluorescente in situ (CARD-FISH), et des mesures de PCR quantitative.. Des échantillons d'eau ont été prélevés à différentes profondeurs et les concentrations de nutriments, d'oxygène et de soufre mesurées immédiatement après l'échantillonnage. L'échantillon a été mesuré pour le taux de fixation du carbone, et l'ADN extrait et les séquences spécifiques amplifiées par PCR.
L'épithète « dénitrificans » dans le nom Sulfurimonas denitrificans (S. denitrificans) fait référence à sa capacité à réduire les nitrates en gaz diazote, un processus connu sous le nom de dénitrification. En 2006, Sulfurimonas denitrificans était la dernière espèce à être classée dans le genre Sulfurimonas, car en 2000 elle avait été classée à tort dans le genre Thiomicrospira..
Les études sur Sulfurimonas gotlandica (S. gotlandica) ont principalement été menées dans la mer Baltique, en utilisant la microscopie électronique à transmission et la microscopie à fluorescence avec de l'acide phosphotungstique et une coloration DAPI comme formes de visualisation..
Sulfurimonas paralvinellae a d'abord été récolté à partir d'un nid de vers polychètes des grands fonds, en particulier de la famille des Alvinellidés. Des membres du genre Paralvinellae ont été trouvés sur un monticule de sulfure d' un évent hydrothermal en eau profonde dans le champ nord d'Iheya au milieu de la dépression d'Okinawa. La souche a été initialement séparée du nid par une technique de dilution à extinction. Elle a été référencée sous le nom de GO25 T et présentait des caractéristiques physiologiques et phylogénétiques similaires à celles de Sulfurimonas autotrophica. Il a été déterminé plus tard que cette espèce diffère de Sulfurimonas autotrophica par un métabolisme énergétique distinct.
Métabolisme En général, les bactéries ont de nombreuses voies métaboliques, et les variations de cette caractéristique du genre Sulfurimonas, permet de les classer en taxons.. Les membres du genre Sulfurimonas vivent dans un large éventail d'environnements et jouent un rôle vital dans les processus chimiotrophes, en fonction de l'environnement. Il a été démontré que les isolats des quatre espèces de ce genre croissent avec une grande variété d'accepteurs et de donneurs d'électrons, leur permettant de se développer dans une grande variété d'environnements. Ces atouts sont sa capacité chimiolithotrophique, son métabolisme capable d'accepter des relations changeantes avec les anions et les cations, et des sources de carbone inorganique, sa tolérance à l'oxygène et sa capacité à changer avec l'environnement.. Avec des environnements différents, quatre types de métabolisme énergétique sont observés ; y compris le métabolisme du soufre, de l'hydrogène, de l'azote et du carbone.
Métabolisme du soufre En tant quEpsilonproteobacterium oxydant le soufre, des études ont montré que Sulfurimonas spp. utilise une grande variété de donneurs d'électrons pour la croissance, notamment le sulfure, le soufre, le thiosulfate et le sulfite. Cependant, comme indiqué ci-dessous, seule Sulfurimonas gotlandica peut profiter de toutes les sources d'électrons mentionnés (#Tableau 2). Le soufre oxygénase réductase (SOR) catalyse le soufre, créant du sulfite, du thiosulfate et du sulfure.. Les gènes SOR se trouvent chez S. gotlandica et S. autotrophica, mais sont absents chez S. denitrificans. On émet l'hypothèse que S. denitrificans a perdu ses gènes SOR en raison de l'habitat à faible teneur en sulfure dans la mer des Wadden néerlandaise.Sulfurimonas paralvinellae est capable d'utiliser à la fois de l'hydrogène moléculaire et du soufre réduit pour le métabolisme, elle est la deuxième epsilonprotéobactérie des grands fonds découverte à le faire. Sulfurimonas paralvinellae est également capable d'utiliser l'extrait de levure comme source de soufre. On observe que l'hydrogène moléculaire donne un taux de croissance plus élevé et est favorisé par Sulfurimonas paralvinellae par rapport au soufre réduit libre, même si ce dernier est présent dans l'environnement en excès. Cela peut peut-être s'expliquer par la plus petite quantité d'hydrogène moléculaire nécessaire pour maintenir la croissance dans une cellule bactérienne par rapport au soufre réduit. +Tableau 2. Liste des donneurs d'électrons (cations) pour les espèces Sulfurimonas Sulfurimonas autorophica Sulfurimonas denitrificans Sulfurimonas gotlandica Sulfurimonas paralvinellae Sulfure ✓ ✓ ✓ X Soufre ✓ ✓ ✓ ✓ Thiosulfate ✓ ✓ ✓ ✓ Sulfite X X ✓ X Hydrogène X ✓ ✓ ✓ À l'exception de S. paralvinellae, toutes les espèces de Sulfurimonas peuvent utiliser le sulfure comme donneur d'électrons, en oxydant le sulfure en sulfate. La voie d'oxydation du sulfure utilisée est appelée sulfure-quinone réductase (SQR) et est codée par des gènes impliqués dans la voie responsable de la catalyse de l'oxydation du sulfure.. Il existe six types connus de protéines SQR dans tous les règnes.
La plupart des isolats d'''Epsilonproteobacteria ont des SQR classés comme types II, IV et VI, n'ont jamais de type I et ont parfois des types III et V. Sulfurimonas est le seul genre qui a des SQR de type III et V. Le type III ne se trouve que chez S. denitrificans et S. gotlandica. Le SQR de type IV est hautement conservé et se trouve dans les quatre espèces de Sulfurimonas et est donc considéré comme le SQR le plus important pour la survie des cellules de ce genre. Selon une étude portant sur l'expression hétérologue d'homologues SQR chez S.denitrificans, il possède trois SQR fonctionnels : les types II, III et IV. Une autre étude a également révélé que le type VI des SQR ne se trouvait pas chez S. denitrificans, mais qu'il l'était chez les trois autres espèces. Les chercheurs ont découvert que le SQR de type VI fonctionnait dans des environnements à haute teneur en sulfure et ont émis l'hypothèse que S. denitrificans ne nécessite pas de SQR de type VI car les individus auraient une faible probabilité de rencontrer du sulfure libre. D'autre part, S. autotrophica est la seule des quatre espèces à contenir des SQR de type V et a été associée à des organismes vivant dans des mines acides.
Les rôles exacts des SQR fonctionnels restent inconnus. Cependant, en général, ils sont cruciaux pour l'oxydation, l'assimilation et la signalisation des sulfures, la production d'énergie et la tolérance aux métaux lourds. Par conséquent, les membres du genre Sulfurimonas contribuent de manière significative au cycle global du soufre, car tous les membres de l'espèce oxydent le soufre en sulfate.
Métabolisme de l'hydrogène Toutes les espèces de Sulfurimonas sauf une peuvent utiliser l'hydrogène comme source d'énergie pour se développer. S. autotrophica est le seul élément de Sulfurimonas spp. à ne pas utiliser d'hydrogène, et il a été démontré qu'il se développe avec l'hydrogène dans des conditions aérobies et anaérobies. En revanche, l'hydrogène est parfois utilisé comme donneur d'électrons par des bactéries appartenant à S. denitrificans, S. gotlandica et S. paralvinellae, au lieu de composés à base de soufre..
Pour catalyser le métabolisme de l'hydrogène, les bactéries appartenant au genre Sulfurimonas utilisent la [NiFe]-hydrogénase. La réaction étant ↔2 + 2e−.. Il existe de nombreuses hydrogénases [NiFe] différentes classées en différents groupes (groupes I à IV) et se retrouvant dans les quatre espèces de Sulfurimonas. Étant donné que S. autotrophica contient des hydrogénases, une étude a conclu que dans des conditions environnementales spécifiques, il peut être capable de consommer de l'hydrogène.
Une autre étude montre que S. denitrificans se développe plus efficacement avec l'hydrogène qu'avec le thiosulfate. Les trois espèces de Sulfurimonas expriment une hydrogénase active d'absorption d'hydrogène et peuvent croître sur l'hydrogène. L'endroit où vivent les bactéries (c'est-à-dire l'eau de mer, les sédiments ou les sources hydrothermales) affectera le niveau d'oxygène dans l'environnement et donc le type de métabolisme qu'elles utilisent.
Métabolisme de l'azote