Sulfitobacter

Sulfitobacter
Systematik
Domäne: Bakterien (Bacteria)
Abteilung: Proteobacteria
Klasse: Alphaproteobacteria
Ordnung: Rhodobacterales
Familie: Roseobacteraceae
Gattung: Sulfitobacter
Wissenschaftlicher Name
Sulfitobacter
Sorokin et al 1998

Sulfitobacter ist eine Gattung von Meeresbakterien. Arten von Sulfitobacter wurde erstmals im Jahr 1995 beschrieben und sind in verschiedenen marinen Lebensräumen weit verbreitet. Die Gattung zählt zu der Familie Roseobacteraceae.

Merkmale

Arten von Sulfitobacter haben stäbchenförmige Zellen, manchmal an einem Pol spitz zulaufend. Einige teilen sich durch Knospung. Oft werden röschenartige Strukturen (Rosetten) gebildet. Mehrere Arten sind durch Geißeln beweglich.

Stoffwechsel

Arten von Sulfitobacter sind in der Regel obligat aerob, sie benötigen also Sauerstoff. Sie sind obligat chemoorganotroph, sie sind auf organische Stoffe für das Wachstum angewiesen. Energie gewinnen sie durch die Atmung. Allerdings können einige auch die Oxidation von Thiosulfat (S2O32−) und Sulfit (SO32−) zusammen mit einer organischen Kohlenstoffquelle zur Energiegewinnung nutzen.

Eine Untersuchung von verschiedenen Sulfitobacter-Stämmen mit Hilfe der Genomanalyse zeigte, dass sie über den Entner-Doudoroff-Weg, den Pentosephosphatweg, den Citratzyklus und verschiedene Wege für den Aminosäurestoffwechsel verfügen.

Ökologie

Sulfitobacter-Arten sind in marinen Lebensräumen weit verbreitet. Sie wurden in Meerwasser, Meeresboden, Meerestieren (wie Fische und Korallen) und Algen sowie Aquakulturumgebungen nachgewiesen. So wurden sie im polaren Meerwasser, im küstennahen Schlamm bei Französisch-Guayana und auch im ölverschmutzten Meerwasser gefunden. Einige Arten leben auch als Epiphyten auf Braunalgen, Kieselalgen, Rotalgen und Dinoflagellaten. Zum Beispiel ist der noch nicht näher bestimmte Stamm Sulfitobacter sp. H24 mit dem Dinoflagellaten Alexandrium fundyense vergesellschaftet.

Struktur von Dimethylsulfid
Struktur von Dimethylsulfid
Struktur von Dimetilsulfoniopropionat
Struktur von Dimetilsulfoniopropionat

Sulfitobacter-Arten sind am Schwefelkreislauf im Meer beteiligt. Sie wirken hier an der Umwandlung von Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP) zu Dimethylsulfid (DMS) mit. Die Verbindung kann ihnen als Schwefel- und Kohlenstoffquelle dienen. DMSP ist eine organische Schwefelverbindung, die in den Ozeanen vorkommt und eine wichtige Rolle im globalen Schwefelkreislauf spielt. Sie wird hauptsächlich von Meeresalgen gebildet. Zu der Umwandlung von DMSP zu DMS sind mehrere Gattungen der Familie Roseobacteraceae in der Lage. Hierzu zählen z. B. Arten von Roseovarius, Silicibacter, Oceanibulbus und Phaeobacter. Dies ist auch einer der Gründe für die enge Verbindung von Arten der Roseobacteraceae mit Algenblüten, da bei Algenblüten große Mengen Dimethylsulfoniopropionat gebildet werden. Das von Bakterien gebildete Dimethylsulfid (DMS) ist wichtig für die Wolkenbildung und somit für das Klima relevant.

Sulfitobacter und Algen

Sulfitobacter-Arten vergesellschaften sich häufig mit Algen und können einen Lebensstilwechsel von der Koexistenz zur Pathogenität aufweisen. Dieser Wechsel kann durch von Algen gebildeten Stoffen ausgelöst werden. So kann eine hohe Konzentrationen von DMSP ein pathogenes Verhalten auslösen, während von Algen produziertes Benzoat das Wachstum von Sulfitobacter fördern und den DMSP-induzierten Wechsel zur Pathogenität verhindern kann, wodurch die Koexistenz erhalten bleibt. Zusammen mit dem Stamm Cytophaga spec. MS6 ist Sulfitobacter spec. auch an der Steuerung der Entwicklung der Grünalge Ulva mutabilis beteiligt. Ulva mutabilis entwickelt sich nur dann vollständig, wenn sie mit bestimmten Bakterien in einer symbiotischen Gemeinschaft lebt. Cytophaga und Sulfitobacter scheinen hier die Hauptrolle zu spielen. Cytophaga spec. MS6 scheidet eine phytohormonähnliche Substanz aus, die bei Ulava für die Differenzierung von Stamm- und Rhizoidzellen sowie für die Zellwandbildung wichtig ist. Roseobacter spec. MS2 fördert die Zellteilung der Blätter und die Ausbildung der charakteristischen Blattform. Nur das Zusammenspiel der regulierenden Substanzen beider Bakterien ermöglicht die normale Entwicklung der Alge. Sulfitobacter-Stämme sind auch dafür bekannt, dass sie neben der Wachstumsförderung auch Algen vor anderen, pathogen wirkenden, Bakterien schützen. So schützen Sulfitobacter die Mikroalge Emiliania huxleyi vor dem pathogenen Bakterium Phaeobacter inhibens.

Nutzung

Phthalsäure

Der mit S. pontiacus nah verwandte Stamm P1-17B ist interessant für die Bekämpfung von Krebszellen. Andere Forschungsvorgänge stehen im Zusammenhang mit dem Abbau von Phthalat durch Sulfitobacter-Arten. Sulfitobacter ist weiterhin für die Produktion von AMP-unabhängiger Sulfitoxidase bekannt, die bei der Herstellung von Sulfit-Biosensoren eine wichtige Rolle spielt. Diese Sulfit-Akzeptor-Oxidoreduktase kann bei der Entwicklung von Biosensorsystemen zum Nachweis von Sulfit in Lebensmitteln und Getränken genutzt werden. Biosensoren zeigen hierbei eine hohe Empfindlichkeit und die Nachfrage nach solchen Biosensorgeräten steigt.

Systematik

Sulfitobacter zählt zur Familie der Roseobacteraceae innerhalb der Klasse der Alphaproteobakterien. Sulfitobacter pontiacus ist die Typusart, sie wurde im Jahr 1996 beschrieben. Sie wurde im schwarzen Meer isoliert, aufgrund ihrer Fähigkeit, Schwefelverbindungen zu oxidieren, wurde der Gattungsname Sulfitobacter gewählt, „Sulfito“ bezieht sich auf die Verbindung Sulfit. Die Genome von mehren Sulfitobacter-Stämmen wurden sequenziert. Der Stamm Sulfitobacter NAS-14.1 hat ein Genom von 4,0 Mbp in Größe, das 3.962 kodierende Sequenzen enthält. Sulfitobacter EE-36 hat eine geschätzte Genomgröße von 3,55 Mbp mit 3.474 kodierenden Sequenzen und einem molaren G+C-Gehalt von 60,3 mol%.

Im Mai 2025 waren ungefähr 25 Arten beschrieben, es folgt eine Liste mit einigen Beispielarten:

Einzelnachweise

  1. ↑ Dimitry Y. Sorokin, Fred A. Rainey, Richard I. Webb und John A. Fuerst: Sulfitobacter In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm00874 (wiley.com [abgerufen am 28. Mai 2025]).
  2. ↑ Han Cui, Shen Fan, Wei Ding, Weipeng Zhang: Genomic Analysis of Novel Sulfitobacter Bacterial Strains Isolated from Marine Biofilms. In: Marine Drugs. Band 22, Nr. 7, 22. Juni 2024, ISSN 1660-3397, S. 289, doi:10.3390/md22070289, PMID 39057398, PMC 11278168 (freier Volltext) – (mdpi.com [abgerufen am 29. Mai 2025]).
  3. ↑ Xiaokun Xu, Mengdan He, Qingjie Xue, Xiuzhen Li, Ang Liu: Genome-based taxonomic classification of the genus Sulfitobacter along with the proposal of a new genus Parasulfitobacter gen. nov. and exploring the gene clusters associated with sulfur oxidation. In: BMC Genomics. Band 25, Nr. 1, 22. April 2024, ISSN 1471-2164, doi:10.1186/s12864-024-10269-3, PMID 38649849, PMC 11034169 (freier Volltext) – (biomedcentral.com [abgerufen am 31. Mai 2025]).
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  13. ↑ Kai Muffler, Roland Ulber: Fed‐batch cultivation of the marine bacterium Sulfitobacter pontiacus using immobilized substrate and purification of sulfite oxidase by application of membrane adsorber technology. In: Biotechnology and Bioengineering. Band 99, Nr. 4, März 2008, ISSN 0006-3592, S. 870–875, doi:10.1002/bit.21631 (wiley.com [abgerufen am 5. August 2025]).
  14. 1 2 LPSN - Gattung Sulfitobacter

Genutzte Literatur

Weiterführende Literatur