Magnetotactic bacteria affiliated with diverse <i>Pseudomonadota</i> families biomineralize intracellular Ca-carbonate
2025
Mangin, Camille, C | Benzerara, Karim | Bergot, Marine | Menguy, Nicolas | Alonso, Béatrice | Fouteau, Stéphanie | Méheust, Raphaël | Chevrier, Daniel, M | Godon, Christian | Turrini, Elsa | Mehta, Neha | Duverger, Arnaud | Travert, Cynthia | Busigny, Vincent | Duprat, Elodie | Bolzoni, Romain | Cruaud, Corinne | Viollier, Eric | Jézéquel, Didier | Vallenet, David | Lefèvre, Christopher, T | Monteil, Caroline, L | Analyse Bio-Informatique pour la Génomique et le Métabolisme (LABGeM) ; Génomique métabolique (UMR 8030) ; Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE) ; Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE) ; Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE) ; Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Océan et Interfaces (OCEANIS) ; Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE) ; Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques et Ecosystèmes Limniques (CARRTEL) ; Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (Fédération OSUG) | Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) | ANR-21-CE01-0010,CarboMagnet,Contribution des bactéries magnétotactiques à la séquestration du carbone inorganique et des éléments alcalino-terreux par la formation de phases minérales carbonatées intracellulaires(2021) | ANR-21-CE42-0022,MICROCOCCO,Manipulation microfluidique de microalgues coccolithophores pour les études de biominéralisation in vivo : impact des conditions d'acidification des océans sur la formation de carbonate de calcium(2021) | ANR-19-CE01-0005,PHOSTORE,Piégeage du phosphore : contribution des bactéries magnétotactiques dans les zones de transition oxique-anoxique(2019) | ANR-18-CE31-0003,SIGMAG,SIGNATURE DES MAGNETITES PRODUITES PAR LES BACTERIES MAGNETOTACTIQUES : PERSPECTIVES CHIMIQUES ET ISOTOPIQUES(2018)
International audience
显示更多 [+] 显示较少 [-]英语. <div><p>Intracellular calcium carbonate formation has long been associated with a single genus of giant Gammaproteobacteria, Achromatium. However, this biomineralization has recently received increasing attention after being observed in photosynthetic Cyanobacteriota and in two families of magnetotactic bacteria affiliated with the Alphaproteobacteria. In the latter group, bacteria form not only intracellular amorphous calcium carbonates into large inclusions that are refringent under the light microscope, but also intracellular ferrimagnetic crystals into organelles called magnetosomes. Here new observations suggest that magnetotactic bacteria previously identified in the sediments and water column of Lake Pavin (France) were only a small fraction of the diversity of bacteria producing intracellular amorphous calcium carbonates. To explore this diversity further, we conducted a comprehensive investigation of magnetotactic populations with refractive granules using a combination of environmental microbiology, genomic and mineralogy approaches on cells sorted by micromanipulation. Several species belonging to divergent genera of two Pseudomonadota classes were identified and characterized. Scanning transmission electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray spectrometry support that all these species indeed form intracellular amorphous calcium carbonates. Cryo soft X-ray tomography experiments conducted on ice-vitrified cells, enabled 3D investigation of inclusions volume, which was found to occupy 44-68% of the cell volume. Metabolic network modeling highlighted different metabolic abilities of Alpha-and Gammaproteobacteria, including methylotrophy and CO 2 fixation via the reverse Krebs cycle or the Calvin-Benson-Bassham cycle. Overall, this study strengthens a convergent evolution scenario for intracellular carbonatogenesis in Bacteria, and further supports that it is promoted by the fixation of CO 2 in anoxic environments.</p></div>
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