Identification of a Highly Expressed Gene Cluster Likely Coding for Benzene Activation Enzymes in a Methanogenic Enrichment Culture
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT The Oil Refinery (OR) consortium is a model methanogenic enrichment culture used to study anaerobic benzene degradation. Over half of the culture’s bacterial community consists of two closely related Desulfobacterota strains, designated ORM2a and ORM2b, whose mechanisms of benzene activation are unknown. Two new metagenomes, including a complete circularized metagenome-assembled genome (MAG) for ORM2a, enabled a thorough investigation of this culture’s proteome. Among the proteins identified were Bam-like subunits of an ATP-independent benzoyl-CoA degradation pathway, as well as downstream β-oxidation proteins yielding acetate. The most abundant proteins identified mapped to two ORM2a gene clusters of unknown function. Homologous and syntenic gene clusters were identified in genomes of ORM2b and a sulfate-reducing Pelotomaculum that also degrades benzene, as well as in nine contigs assembled from hydrothermal vent metagenomes. Extensive homology and structural predictions suggest that the first cluster – termed the “Magic” gene cluster – encodes for enzymes catalyzing the chemically challenging activation of benzene and subsequent transformation steps yielding benzoyl-CoA. The second (“Nanopod”) gene cluster encodes a transmembrane complex that may facilitate benzene transport across the cell membrane. Phylogenomic analyses place ORM2a and ORM2b within a novel genus of strict anaerobes specialized for benzene degradation, which we propose naming “ Candidatus Anaerobenzenivorax”. IMPORTANCE Benzene is a widespread, persistent and toxic pollutant that can accumulate in anoxic environments such as groundwater and sediments. Despite decades of study, the biochemical mechanisms by which benzene is activated under anaerobic conditions remain unproven. This study provides strong genetic and proteomic evidence for a new class of enzymes that initiate anaerobic benzene activation and proposes a preliminary model for their underlying biochemistry. These findings lay a foundation for future biochemical studies and expand our understanding of how microbes carry out extreme redox chemistry in the absence of oxygen.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».