Gemmatimonas aurantiaca

Gemmatimonas aurantiaca on gramnegatiivne aeglaselt kasvav polüfosfaati akumuleeriv fakultatiivne aeroobne bakter, mis kuulub hõimkonda "Gemmatimonadetes".
Liik leiti Jaapanist reoveest fosforit eemaldava puhastusseadme aktiivmudast 2003. aastal. Ribosomaalse DNA analüüsil leiti see olevat teistest tuntud bakteritest geneetiliselt sedavõrd erinev, et selle tarbeks moodustati eraldi hõimkond. Enne bakteri "Gemmatimonas phototrophica" kirjeldamist 2015. aastal oli see oma perekonna ainus teadaolev liik. Hõimkonda kuuluvad ka 2013 leitud "Gemmatirosa kalamazoonensis" ja 2016 leitud "Longimicrobium terrae".
Kirjeldus.
Rakud on pulgakujulised, laiusega 0,7 μm ja pikkusega 2,5–3,2 μm. Neil esinevad viburid ja seega on nad liikumisvõimelised.
Valdavad rasvhapped on iso-C 15:0 (45%; tavaliselt omane grampositiivsetele bakteritele), C 16:1 (27%), C 14:0 (12%), C 13:0 (9%) ja C 16:0 (7%). Esimene arv märgib süsinikuaatomite arvu ja teine kaksiksidemete arvu vastavas rasvhappes.
Gramnegatiivsete bakterite peptidoglükaani peptiidide koosseisus tavaliselt leiduvat diaminopimeliinhapet selle bakteri puhul ei esine.
Põhiline hingamisahela kinoon on menakinoon 9 (MK-9) ehk K2-vitamiin, millel on antud juhul 9 terpenoidset isopreeni molekulist tulenevat lüli.
Põhilisteks pigmentideks on karotenoid (2S,2'S)-ostsillool-2,2'-di-(α-L-ramnosiid) ja kaks vähem olulist karotenoidi (2S)-desoksüostsillool-2-(α-L-ramnosiid) (mis on täiesti uudne) ja didemetüülspirilloksantiin. Ostsillool-2,2'-diglükosiide oli seniajani leitud ainult üksikutest tsüanobakteritest ning see on nende esmaleid mõnest teisest bakterihõimkonnast. Arvatakse, et karotenoidide sisaldus aitab bakteril kaitsta ennast hapniku vastu.
Genoom.
"Gemmatimonas aurantiaca" tüve T-27T DNA rõngasmolekul koosneb 4 636 964 aluspaarist ja selle G+C sisaldus on 64,27%. Avatud lugemisraame ehk ORF-e on 3935. Kodeerivaid regioone on genoomist 92,14%. Ribosomaalse RNA geene on 3 ja transpordi-RNA geene 48.
Genoomist on hulgaliselt leitud ka juba sellistest mudelorganismidest nagu soolekepike ja "Bacillus subtilis" tuntud olulisi geene. See viitab "Gemmatimonadetes"'e hõimkonna esindajate põhiliste rakusüsteemide sarnasusele teiste mikroobide omadega. Oletatakse, et "G. aurantiaca" võib elada nii aeroobsetes kui ka anaeroobsetes tingimustes, mis sobib igati aktiivmudapuhasti töörežiimiga, kust see bakter esmakordselt eraldati. Samas kodeerib bakteri genoom tähelepanuväärselt suurel hulgal signaaliülekande komponente, sigma faktoreid ja transportereid, mis võib aidata paremini mõista "G. aurantiaca" ja teiste sellest hõimkonnast pärinevate, aga praeguseks veel kirjeldamata liikide eluviisi.
Kolooniad ja kasvatamine.
Kolooniad kasvavad aeglaselt – pärast kahenädalast inkubatsiooni on tüve T-27T kolooniad ainult 1–2 mm diameetriga. Kujult on nad ümmargused, pealt siledad ja kergelt oranžikalt värvunud. Pigmenti kolooniatest kasvukeskkonda ei difundeeru. Rakud endospoore ei moodusta.
Kasvuks sobilik temperatuur jääb vahemikku 25...35 °C (optimaalne 30 °C). Allpool 20 °C ja kõrgemal kui 37 °C ei tuvastatud kasvu ka 20 päeva jooksul. Sobilik pH on 6,5–9,5 (optimaalne 7,0).
Minimaalne generatsiooniaeg vedelas NM-1 söötmes optimaalsete kasvutingimuste juures on 12 tundi.
Toodab katalaasi ja oksüdaasi, mis viitab hapniku kasutamise võimele. Anaeroobsetes tingimustes kasvu ei täheldatud. Bakter nitraati ei kasuta ja fermentatiivne kasv puudub.
T-27T tüvi suudab ainsa süsinikuallikana kasutada üsna väheseid aineid (pärmiekstrakti, polüpeptooni, suktsinaati, atsetaati, želatiini ja bensoaati) ning vähemal määral tarvitada ka glükoosi, sahharoosi, galaktoosi, melibioosi, maltoosi, formiaati ja beetahüdroksübutüraati.
Avastamine.
"G. aurantiaca" isoleeriti reoveest fosforit eemaldava veepuhastusseadme aktiivmudast. See leidis aset uurimistöö käigus, millega sooviti isoleerida veepuhastites elavaid fosforit akumuleerivaid baktereid ja kirjeldada sealseid bakterkooslusi.
Kasutati bakterimassi aeglast tsentrifuugimist, et kätte saada suuremad ja raskemad rakud, mis võiksid sisaldada rohkem varuaineid, sealhulgas polüfosfaati. Saadud mass külvati vähese toitainesisaldusega söötmele ja otsiti aeglaselt kasvavaid väikeseid kolooniaid. Nõnda saadi kätte 20 isolaati, mida kontrolliti Neisseri testiga polüfosfaadi sisalduse suhtes. 13 positiivseks osutunud proovi seast valiti edasiseks uurimiseks tüvi T-27T, kuna tema 16S rDNA erines kõige enam geenipangas olevatest. See tüvi õnnestus eraldada 2 nädalat pärast algse materjali väljakülvi.