AbstractBackground: The metabolic c

Abstract
Background: The metabolic capacity for nitrogen fixation is known to be present in several prokaryotic species
scattered across taxonomic groups. Experimental detection of nitrogen fixation in microbes requires species-specific
conditions, making it difficult to obtain a comprehensive census of this trait. The recent and rapid increase in the
availability of microbial genome sequences affords novel opportunities to re-examine the occurrence and
distribution of nitrogen fixation genes. The current practice for computational prediction of nitrogen fixation is to
use the presence of the nifH and/or nifD genes.
Results: Based on a careful comparison of the repertoire of nitrogen fixation genes in known diazotroph species we
propose a new criterion for computational prediction of nitrogen fixation: the presence of a minimum set of six
genes coding for structural and biosynthetic components, namely NifHDK and NifENB. Using this criterion, we
conducted a comprehensive search in fully sequenced genomes and identified 149 diazotrophic species, including
82 known diazotrophs and 67 species not known to fix nitrogen. The taxonomic distribution of nitrogen fixation in
Archaea was limited to the Euryarchaeota phylum; within the Bacteria domain we predict that nitrogen fixation
occurs in 13 different phyla. Of these, seven phyla had not hitherto been known to contain species capable of
nitrogen fixation. Our analyses also identified protein sequences that are similar to nitrogenase in organisms that do
not meet the minimum-gene-set criteria. The existence of nitrogenase-like proteins lacking conserved co-factor
ligands in both diazotrophs and non-diazotrophs suggests their potential for performing other, as yet unidentified,
metabolic functions.
Conclusions: Our predictions expand the known phylogenetic diversity of nitrogen fixation, and suggest that this
trait may be much more common in nature than it is currently thought. The diverse phylogenetic distribution of
nitrogenase-like proteins indicates potential new roles for anciently duplicated and divergent members of this
group of enzymes

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อพื้นหลัง: กำลังเผาผลาญสำหรับปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนเป็นที่รู้จักกันในหลายชนิด prokaryoticกระจายอยู่ในกลุ่มอนุกรมวิธาน ทดลองตรวจสอบปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนในจุลินทรีย์ต้อง species-specificเงื่อนไข ทำให้ยากที่จะได้รับบ้านที่ครอบคลุมของติดนี้ ล่าสุด และรวดเร็วที่เพิ่มขึ้นในการลำดับกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีอยู่แล้วโอกาสที่นวนิยายใหม่ตรวจสอบการเกิดขึ้น และการกระจายของยีนปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจน การปฏิบัติปัจจุบันสำหรับคำนวณทำนายของปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนคือใช้อยู่ของยีน nifH / nifDผลลัพธ์: ใช้ในการเปรียบเทียบละครของยีนปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนในชนิด diazotroph รู้จักระมัดระวังเราเสนอเงื่อนไขใหม่สำหรับคำนวณทำนายของปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจน: สถานะของขั้นต่ำ 6 ชุดยีนที่กำหนดสำหรับ biosynthetic และโครงสร้างส่วนประกอบ ได้แก่ NifHDK และ NifENB ใช้เกณฑ์นี้ เราดำเนินการค้นหาครอบคลุมใน genomes เต็มตามลำดับและระบุ 149 diazotrophic พันธุ์ รวมทั้งdiazotrophs 82 รู้จักและไม่รู้จักแก้ไขไนโตรเจนชนิด 67 การกระจายอนุกรมวิธานของปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนในอาร์เคียเป็นไฟลัม Euryarchaeota จำกัด ภายในโดเมนแบคทีเรีย เราทำนายปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนที่เกิดขึ้นใน phyla 13 แตกต่างกัน เหล่านี้ phyla เจ็ดก็ไม่มาจนบัดทราบว่าประกอบด้วยสายพันธุ์ที่สามารถปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจน เราวิเคราะห์ยังระบุลำดับโปรตีนที่คล้ายกับ nitrogenase ในสิ่งมีชีวิตที่ทำไม่ตรงตามเกณฑ์ชุดยีนอย่างน้อย การดำรงอยู่ของโปรตีน nitrogenase เหมือนขาดอาศัยปัจจัยร่วมligands ทั้ง diazotrophs และ diazotrophs ไม่แนะนำศักยภาพของพวกเขาสำหรับการดำเนินการอื่น ๆ ที่ยังไม่ได้ ระบุหน้าที่การเผาผลาญบทสรุป: การคาดคะเนของเราขยายความหลากหลาย phylogenetic รู้จักของปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจน และแนะนำที่นี้ติดได้มากขึ้นทั่วไปในธรรมชาติมากกว่าที่เป็นอยู่ความคิด หลากหลาย phylogenetic กระจายnitrogenase เหมือนโปรตีนบ่งชี้บทบาทใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับสมาชิก anciently ซ้ำ และขันติธรรมนี้กลุ่มของเอนไซม์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ
พื้นหลัง: ความสามารถในการเผาผลาญอาหารในการตรึงไนโตรเจนเป็นที่รู้จักกันที่จะนำเสนอในรูปแบบโปรคาริโอหลาย
กระจัดกระจายไปทั่วกลุ่มอนุกรมวิธาน การตรวจสอบการทดลองของการตรึงไนโตรเจนในจุลินทรีย์ต้องใช้สายพันธุ์เฉพาะ
เงื่อนไขที่ทำให้เป็นเรื่องยากที่จะได้รับการสำรวจสำมะโนประชากรที่ครอบคลุมของลักษณะนี้ เพิ่มขึ้นที่ผ่านมาและอย่างรวดเร็วใน
ความพร้อมของลำดับจีโนมของจุลินทรีย์กำบังโอกาสใหม่ในการสอบใหม่เกิดขึ้นและ
การกระจายตัวของยีนที่ตรึงไนโตรเจน ปฏิบัติในปัจจุบันการทำนายการคำนวณของการตรึงไนโตรเจนคือการ
ใช้การปรากฏตัวของ nifH และ / หรือ Nifd ยีน.
ผลจากการเปรียบเทียบความระมัดระวังของละครของยีนที่ตรึงไนโตรเจนในที่รู้จักกันในสายพันธุ์แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้เรา
เสนอเกณฑ์ใหม่สำหรับการคาดการณ์ของการคำนวณ ตรึงไนโตรเจน: การปรากฏตัวของชุดอย่างน้อยหก
ยีนเข้ารหัสสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างและชีวสังเคราะห์คือ NifHDK และ NifENB ใช้เกณฑ์นี้เรา
ดำเนินการค้นหาที่ครอบคลุมในจีโนมลำดับขั้นตอนอย่างเต็มที่และระบุชนิด diazotrophic 149 รวมทั้ง
82 diazotrophs ที่รู้จักและ 67 สายพันธุ์ที่ไม่เป็นที่รู้จักในการแก้ไขปัญหาไนโตรเจน การกระจายการจัดหมวดหมู่ของการตรึงไนโตรเจนใน
เคีถูก จำกัด ให้ Euryarchaeota ไฟลัม; ภายในโดเมนแบคทีเรียที่เราคาดการณ์ว่าการตรึงไนโตรเจน
ที่เกิดขึ้นใน 13 ไฟลัมที่แตกต่างกัน เหล่านี้เจ็ด phyla ไม่เคยรู้จักกันมาก่อนที่จะมีสายพันธุ์ที่มีความสามารถใน
การตรึงไนโตรเจน การวิเคราะห์ของเรายังระบุลำดับโปรตีนที่มีความคล้ายคลึงกับไนโตในสิ่งมีชีวิตที่ไม่
ได้ตอบสนองความเกณฑ์ขั้นต่ำยีนตั้ง การดำรงอยู่ของโปรตีนไนโตเหมือนขาดอนุรักษ์ปัจจัยร่วม
แกนด์ใน diazotrophs ทั้งสองและไม่ใช่ diazotrophs แสดงให้เห็นศักยภาพของพวกเขาสำหรับการดำเนินการอื่น ๆ ที่ยังไม่ปรากฏชื่อ
ฟังก์ชั่นการเผาผลาญ.
สรุป: การคาดการณ์ของเราขยายความหลากหลายทางสายวิวัฒนาการที่รู้จักกันของการตรึงไนโตรเจนและชี้ให้เห็นว่า นี้
อาจจะเป็นลักษณะที่พบบ่อยมากขึ้นในธรรมชาติมากกว่ามันเป็นความคิดในขณะนี้ การกระจายสายวิวัฒนาการที่หลากหลายของ
โปรตีนไนโตเหมือนแสดงบทบาทใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับสมาชิกในสมัยโบราณที่ซ้ำกันและแตกต่างกันนี้
กลุ่มของเอนไซม์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

พื้นหลังนามธรรม
: ความสามารถในการเผาผลาญสำหรับการตรึงไนโตรเจนที่มีอยู่ในสายพันธุ์ที่เป็นที่รู้จักกันเป็นหลายกลุ่มโพรคาริโอติก
ข้ามไปทาง . การตรึงไนโตรเจนในการทดลองของจุลินทรีย์ต้องใช้เงื่อนไขเฉพาะ - ขยายพันธุ์
, ทำให้ยากที่จะได้รับการสำรวจสำมะโนประชากรอย่างละเอียดในลักษณะนี้ ล่าสุดและเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน
ความพร้อมของจุลินทรีย์จีโนมลำดับแล้วนวนิยายโอกาสที่จะตรวจสอบการเกิดและการตรึงไนโตรเจน
การแพร่กระจายของยีน สภาพปัจจุบันเพื่อทำนายการคำนวณของการตรึงไนโตรเจนเป็น

ใช้สถานะของ nifh และ / หรือ nifd ยีน .
ผลลัพธ์ : เปรียบเทียบตัวละครของการตรึงไนโตรเจนในเวสต์มินสเตอร์ชนิดเรา
รู้จักยีนเสนอเกณฑ์ใหม่สำหรับการพยากรณ์การคำนวณของการตรึงไนโตรเจน : การปรากฏตัวของขั้นต่ำตั้งหก
ยีนการเข้ารหัสสำหรับโครงสร้างและการผลิตส่วนประกอบ ได้แก่ nifhdk และ nifenb . การใช้เกณฑ์นี้ เราทำการค้นหาที่ครอบคลุมอย่างเต็มที่
ในลำดับจีโนมและระบุ diazotrophic 149 ชนิด รวมทั้ง
82 และรู้จัก diazotrophs 67 ชนิดไม่รู้จักที่จะแก้ไขไนโตรเจนการกระจายทางภูมิศาสตร์ของการตรึงไนโตรเจนใน
อาร์เคียถูก จำกัด ให้ euryarchaeota ไฟลัม ; ภายในแบคทีเรีย โดเมน เราเดาว่า
การตรึงไนโตรเจนเกิดขึ้นใน 13 ประเภทที่แตกต่างกัน . เหล่านี้เจ็ดประเภทนี้ไม่ได้ถูกเรียกว่ามีความสามารถในการตรึงไนโตรเจนชนิด
. การวิเคราะห์ของเรายังระบุลำดับโปรตีนที่คล้ายกับสิ่งมีชีวิตที่
ไนโตรจีเนสไม่ตอบสนองต่ำสุดของเกณฑ์ที่ การดำรงอยู่ของไนโตรจีเนส เช่น โปรตีน ขาดปัจจัยร่วมอนุรักษ์
ลิแกนด์ทั้ง diazotrophs และไม่ diazotrophs แสดงให้เห็นศักยภาพของพวกเขาสำหรับการแสดงอื่นๆ ยังไม่ปรากฏหลักฐาน

สรุปฟังก์ชั่นการเผาผลาญ การคาดการณ์ของเราขยายเป็นที่รู้จัก ซึ่งความหลากหลายของการตรึงไนโตรเจน และแสดงให้เห็นว่านี้
คุณลักษณะที่อาจจะมากขึ้นที่พบบ่อยในธรรมชาติมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันว่า การกระจายชนิดที่มีโปรตีนบ่งชี้
ไนโตรจีเนสชอบบทบาทใหม่ที่มีศักยภาพและโบราณๆอเนกสมาชิก
กลุ่มของเอนไซม์นี้