- 全球首次成功培养寄生产甲烷古菌的超微细菌
- 观察成功栽培物种中产甲烷古菌的独特寄生过程
- 成功培育的物种被命名为“迷你新球菌”，该物种所属的未知细菌“CPR”大系统发育群被命名为“迷你新球菌”
寄生在古细菌上的超微型CPR细菌PMX108，世界上第一个成功的纯二元培养物T菌株和新学名
*这是对原始论文中的数字的引用或修改。
米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）、生物过程研究部、微生物生态工程研究组、黑田恭平（高级研究员）、中岛梅里（技术实习生）、研究组组长成宏隆等人，以及日本海洋地球科学技术机构（JAMSTEC）的Masaru K。首席研究员Nobu（Nobu Yu）与北海道大学和东北大学合作，成功培养了一种寄生于产甲烷古菌的超微细菌，并将其描述为一个新属和新种。
联合研究小组在世界上首次发现了寄生在废水处理系统研究中发挥核心作用并降低其生理活性的微生物（产甲烷古菌）的细菌，现已成功培养它们。这项研究是世界上第一个培养寄生于古细菌的例子，古细菌大约在 40 亿年前进化而来，在细胞膜脂质和遗传信息方面与生物学上有很大不同。 “迷你嗜古金鸡球菌 (古菌微小同步球菌)”，其可以寄生的宿主范围非常窄，并且观察到仅感染宿主古细菌特定位点。
9082_9128候选门放射 (CPR)”到 Shinmon ``迷你 Shinkokkota (迷你同步球菌)''。通过对本研究中的分离株进行系统发育分析，并将其存放在公共菌株库中，我们希望能够推进CPR的研究，加深我们对CPR细菌（以下简称CPR细菌）的生理和生态作用的理解，而这些作用至今仍笼罩在神秘之中。
此结果的详细信息将于 2025 年 2 月 10 日（格林威治时间）发表在科学期刊《国际系统与进化微生物学杂志发布
CPR 是一个由未知细菌组成的大型系统发育群，在自然环境和废水处理厂等人工生态系统中无处不在，但由于培养它的困难，关于它们将如何影响生态系统、人工生物过程及其支持的生物工业，仍然存在许多问题。由于CPR细菌的细胞和基因组尺寸极小，并且缺乏增殖所需的生物合成途径，因此预测它们采取寄生或捕食其他生物的生活方式。已报道了几种寄生其他细菌的 CPR 细菌的培养物，但其分离株尚未发表。因此，缺乏免费的心肺复苏模式生物阻碍了该研究领域的发展。
联合研究小组一直致力于改进和开发以微生物为重点的废水处理技术。其中，我们在厌氧废水处理系统的甲烷发酵污泥中检测到CPR细菌，发现它们的增殖与同一污泥中的产甲烷古菌呈正相关，并且与CPR细菌一起培养的产甲烷古菌的生理活性下降，表明两者域名被发现（参考文献[1][2]）。产甲烷古菌是在厌氧废水处理中发挥核心作用的微生物，CPR细菌被认为是参与废水处理成败的重要微生物。因此，我们进行了培养实验，以阐明寄生于产甲烷古菌的CPR细菌的实际状态。
这项研究得到了日本学术振兴会科学研究补助金 (B)（一般）（JP21H01471、JP23K20980）的部分支持。
10535_10770匈牙利甲烷螺菌)”培养物，并通过孔径为045μm的过滤器过滤后添加含有CPR细菌的培养物来消除除CPR细菌以外的微生物。我们通过添加多种抗生素抑制了剩余非 CPR 细菌的生长，最终抑制了 CPR 细菌 PMX108T纯正库存两党文化成功了（图1左）。
PMX108T细胞尺寸直径小于 1 µm 的菌株必然寄生PMX108T我们发现该菌株存在最佳生长条件（图 1 中心）。这是 PMX108T这表明该菌株在用作培养接种物的厌氧废水处理系统的污泥（pH 7，温度37℃）中具有特征性生长。此外，通过评估包括 Methanospirillam hynghetti 在内的八种产甲烷古菌的寄生潜力，该 PMX108T还发现该菌株仅寄生于匈牙利甲烷螺菌。利用这一特性，通过监测CPR细菌并调节废水处理系统的pH值和运行温度，有望控制因CPR细菌感染而产生甲烷的古菌的生理活性。
PMX108T该菌株识别并附着在宿主细胞的边缘，表明存在识别宿主细胞表面结构的机制（图 1，右）。此外，基于显微观察和基因组信息，迄今为止已报道的微观寄生微生物鞭毛基因是 PMX108T事实证明，它并不存在于股票中。这些是 PMX108T这表明该菌株具有与任何已知寄生完全不同的寄生机制。阐明这种寄生机制也将有助于阐明 CPR 细菌在生物学上完全不同的古菌中感染和生长的进化路径。
图 1（左）PMX108T菌株和宿主古细菌“Methanospirillam humetti JF-1T菌株”电子显微照片，（中）最佳生长范围和基因组信息的比较，（右）荧光显微照片（蓝色：染色微生物DNA，粉色：PMX108）TRNA 染色，绿色：甲烷螺菌 RNA 染色）
*这是对原始论文中的数字的引用或修改。
CPR的系统发育分类尚未确定，这极大地阻碍了对其功能和宿主的预测以及CPR在其生态系统内的控制技术的发展。尽管关于这个巨大的系统发育群与其他细菌的系统发育和分类学关系的多种假设已被报道，但尚未达成统一的意见。在这项研究中，通过基于基因组信息进行分子系统发育分析，我们证明了 CPR巴奇拉蒂) 属于 chromoflexi (氯曲虫)被证明是一个“门”，与12625_12660|)门形成姐妹门（图2）。
图2 基于基因组信息的分子系统发育树
*这是对原始论文中的数字的引用或修改。
这次培养的PMX108T根据该菌株的特征，它被称为“Minisynchoccus archaeophilus”，意思是“与其他生物体共生的球菌”和“偏爱古细菌”。古菌微小同步球菌)”，并进一步将包含该参考菌株的门命名为新门“Minishinkokota”迷你同步球菌)''。
这是 AIST 在世界上第五次培育出代表新门的标准细菌菌株（案例 1 至 4：AIST 2003 年 11 月 10 日新闻稿、AIST 新闻稿，2011 年 6 月 1 日、2020 年 12 月 14 日 AIST 新闻稿、2024 年 6 月 3 日 AIST 新闻稿）。
未来，我们将评估自然环境和人工生态系统中普遍存在的 Minichincoccota 门细菌对微生物生态系统物质循环的影响。此外，通过阐明这种细菌的实际状态，我们将尝试为各种废水处理系统开发新的诊断和控制技术。此外，我们还将阐明嗜古微小聚球菌寄生宿主产甲烷古菌的机制，并阐明这种微小细菌跨域寄生古菌的机制。通过尝试进一步分离和培养属于新命名的Minichinchochota门的微生物，我们旨在加深对Minichinchochota门生理和生态的了解。
米乐m6官方网站生物过程研究部
微生物生态学研究组
Kyohei Kuroda，首席研究员（兼北海道大学工程研究生院）
Takashi Naruhiro，研究组组长（也是北海道大学工程研究生院）
中井凉介首席研究员
生物资源信息基础设施课题组
AIST 汤川枚方特别研究员
北海道大学工学研究科
中岛玛丽，博士生（兼AIST，生物过程研究部门，技术实习生）
北海道大学工学研究科
佐藤久教授
东北大学环境科学研究生院
久保田健吾副教授
日本海洋地球科学技术机构超先进研究与开发部门
Yu Nobu 首席研究员
已出版的杂志：国际系统与进化微生物学杂志
论文标题：古菌微小同步球菌创。十一月，SP。十一月，一种嗜温、专性寄生细菌和建议微球菌科家人。十一月，小球菌目命令。十一月，迷你同步球菌类。十一月，和迷你同步球菌门。十一月以前称为候选人Patescibacteria 或候选辐射门
作者：Meri Nakajima、Ryosuke Nakai、Yuga Hirakata、Kengo Kubota、Hisashi Satoh、*Masaru KNobu，*隆成广，*黑田恭平【*共同通讯作者】
DOI：101099/ijsem0006668
[1] Kuroda 等人，候选门辐射 (CPR)/候选人从废水处理系统的角度了解Patescibacteria的实际情况，日本微生物生态学会杂志，卷。 38，第 1 期，2023 年 2-13 日，https://doiorg/1020709/jsmeja381_2
[2] Kuroda 和 Nakajima 等人，“显微镜和宏转录组分析揭示了门之间独特的跨域寄生候选人厌氧生态系统中的Patescibacteria/候选门辐射和产甲烷古菌”，mBio，第 15 卷第 3 期，2024 年，https://doiorg/101128/mbio03102-23