title: The influence of oxygen on the symbiosis between environmental chlamydiae and their protist hosts
Creators: name: Arndorfer, Markus
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Das Phylum Chlamydiota umfasst obligat intrazelluläre Bakterien, die für Replikation und den Erwerb bestimmter Metabolite auf eukaryotische Wirte angewiesen sind. Ursprünglich als eine kleine Gruppe menschlicher Krankheitserregern mit einem charakteristischen Entwicklungszyklus beschrieben, wurden Chlamydien inzwischen in vielen verschiedenen Habitaten nachgewiesen, in denen sie unterschiedliche Wirten infizieren, insbesondere einzellige Protisten. Unlängst wurden Chlamydiensequenzen aus anoxischen marinen Sedimenten in eine neuartige Familie namens Anoxychlamydiaceae eingeordnet, die als erste obligat anaerobe Gruppe innerhalb der Chlamydiota gilt. In diesem Zusammenhang wurde auch die Evolution von Sauerstofftoleranz und -stoffwechsel innerhalb des Phylums rekonstruiert, wobei zwei Gruppen, G1 und G2, identifiziert wurden, die sich in ihrem bevorzugten Sauerstoffgehalt und der Vielseitigkeit ihres Energiestoffwechsels unterscheiden. Da bisher keine Vertreter der Anoxychlamydiaceae in Kultur vorliegen und ihre Wirtsorganismen unbekannt sind, war das Ziel dieser Studie, neuartige Chlamydien, insbesondere Anoxychlamydiaceae, mitsamt ihrer Wirtsorganismen aus marinen Sedimenten zu kultivieren und taxonomisch zu charakterisieren. Zusätzlich wurden Unterschiede in der Sauerstofftoleranz der chlamydialen G1- und G2-Gruppen mit zwei repräsentativen Chlamydienarten, Simkania negevensis und Parachlamydia acanthamoebae, experimentell durch Wachstums-, Infektions- und Respirationsanalysen untersucht. Es gelang, neuartige Chlamydien aus marinen Sedimenten zu kultivieren, darunter aber keine Anoxychlamydiaceae. Potenzielle Wirtsorganismen wurden verschiedenen Protistensupergruppen zugeordnet, einschließlich Rhizaria und Stramenopilen, die bisher nicht als Chlamydienwirtszellen beschrieben wurden. Die Hypothese zur Sauerstofftoleranz konnte mit den ausgewählten Chlamydienarten nicht eindeutig bestätigt werden. Dennoch lieferten unterschiedliche Wachstums- und Respirationsraten der Amöbenwirtszellen während einer Chlamydieninfektion unter verschiedenen Sauerstoffbedingungen erste Hinweise auf unterschiedliche Sauerstoffanpassung innerhalb der Chlamydiota. Ergebnisse dieser Studie bilden eine Grundlage für zukünftige Forschungen, die diese Hypothese näher untersuchen.
description: The phylum Chlamydiota contains obligate intracellular bacteria dependent on eukaryotic hosts for replication and key metabolite acquisition. Initially described as a small group of human pathogens with a characteristic developmental cycle, chlamydiae have since been found in different environments, infecting various hosts, especially unicellular protists. Recently, chlamydial sequences from marine anoxic sediments were classified as a novel family called Anoxychlamydiaceae, the first obligate anaerobic chlamydial lineage. Furthermore, phylogenetic reconstruction of oxygen tolerance and metabolism in the phylum revealed two contrasting groups, G1 and G2, that differ in their preferred oxygen level and versatility of their energy metabolism. As no cultivated Anoxychlamydiaceae members are available and their host organisms are unknown, this study aimed to isolate novel chlamydiae adapted to low oxygen concentration, focusing on Anoxychlamydiaceae, and their hosts from marine sediments and characterize them taxonomically. Additionally, differences in chlamydial G1 and G2 group oxygen tolerance were experimentally tested by growth, infection and respiratory assays, using two chlamydial laboratory strains, Simkania negevensis and Parachlamydia acanthamoebae. Novel chlamydiae were successfully cultivated within protist enrichment cultures obtained from marine sediments, albeit no Anoxychlamydiaceae were retrieved. Potential hosts were assigned to protist supergroups, including Rhizaria and Stramenopiles, which so far have not been described as chlamydial hosts. The oxygen tolerance hypothesis could not be proven successfully with the tested organisms. However, Acanthamoeba's differential growth and respiration rates under varying oxygen levels during chlamydial infection provided first evidence for different oxygen adaptations within chlamydiae. These results will allow future studies further exploring this hypothesis.