Novel arsenic-transforming bacteria and the diversity of their arsenic-related genes and enzymes arising from arsenic-polluted freshwater sediment

dc.creatorMaria Luiza Suhadolnik
dc.creatorAna Salgado
dc.creatorLarissa Lopes Silva Scholte
dc.creatorLucas Bleicher
dc.creatorPatrícia Costa
dc.creatorMariana de Paula Reis
dc.creatorMarcela França Dias
dc.creatorMarcelo de Paula Ávila
dc.creatorFrancisco Antônio Rodrigues Barbosa
dc.creatorEdmar Chartone-Souza
dc.creatorAndréa Maria Amaral Nascimento
dc.date.accessioned2026-04-06T20:44:56Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractBacteria are essential in arsenic cycling. However, few studies have addressed 16S rRNA and arsenic-related functional gene diversity in long-term arsenic-contaminated tropical sediment. Here, using culture-based, metagenomic and computational approaches, we describe the diversity of bacteria, genes and enzymes involved in AsIII and AsV transformation in freshwater sediment and in anaerobic AsIII- and AsV-enrichment cultures (ECs). The taxonomic profile reveals significant differences among the communities. Arcobacter, Dechloromonas, Sedimentibacter and Clostridium thermopalmarium were exclusively found in ECs, whereas Anaerobacillus was restricted to AsV-EC. Novel taxa that are both AsV-reducers and AsIII-oxidizers were identified: Dechloromonas, Acidovorax facilis, A. delafieldii, Aquabacterium, Shewanella, C. thermopalmarium and Macellibacteroides fermentans. Phylogenic discrepancies were revealed among the aioA, arsC and arrA genes and those of other species, indicating horizontal gene transfer. ArsC and AioA have sets of amino acids that can be used to assess their functional and structural integrity and familial subgroups. The positions required for AsV reduction are conserved, suggesting strong selective pressure for maintaining the functionality of ArsC. Altogether, these findings highlight the role of freshwater sediment bacteria in arsenic mobility, and the untapped diversity of dissimilatory arsenate-reducing and arsenate-resistant bacteria, which might contribute to arsenic toxicity in aquatic environments.
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-11548-8
dc.identifier.issn2045-2322
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/2357
dc.languageInglêspt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.relation.ispartofScientific Reports
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectArsênio
dc.subjectBactérias
dc.subjectÁgua doce
dc.subjectSedimentos
dc.subject.otherCiências ambientais
dc.subject.otherMicrobiologia da água
dc.titleNovel arsenic-transforming bacteria and the diversity of their arsenic-related genes and enzymes arising from arsenic-polluted freshwater sedimentpt_BR
dc.title.alternativeNovas bactérias transformadoras de arsênio e a diversidade de seus genes e enzimas relacionados ao arsênio, provenientes de sedimentos de água doce contaminados com arsênio
dc.typeArtigo de periódico
local.citation.epage17
local.citation.spage1
local.citation.volume7
local.description.resumoAs bactérias são essenciais no ciclo do arsênio. No entanto, poucos estudos abordaram a diversidade de genes funcionais relacionados ao rRNA 16S e ao arsênio em sedimentos tropicais contaminados com arsênio a longo prazo. Aqui, utilizando abordagens baseadas em cultura, metagenômica e computacional, descrevemos a diversidade de bactérias, genes e enzimas envolvidos na transformação de AsIII e AsV em sedimentos de água doce e em culturas anaeróbicas de enriquecimento de AsIII e AsV (CEs). O perfil taxonômico revela diferenças significativas entre as comunidades. Arcobacter , Dechloromonas , Sedimentibacter e Clostridium thermopalmarium foram encontrados exclusivamente em CEs, enquanto Anaerobacillus foi restrito a CEs de AsV. Novos táxons que são tanto redutores de AsV quanto oxidantes de AsIII foram identificados: Dechloromonas , Acidovorax facilis , A. delafieldii , Aquabacterium , Shewanella , C. thermopalmarium e Macellibacteroides fermentans . Foram reveladas discrepâncias filogenéticas entre os genes aioA , arsC e arrA e os de outras espécies, indicando transferência horizontal de genes. ArsC e AioA possuem conjuntos de aminoácidos que podem ser usados ​​para avaliar sua integridade funcional e estrutural, bem como seus subgrupos familiares. As posições necessárias para a redução de AsV são conservadas, sugerindo forte pressão seletiva para a manutenção da funcionalidade de ArsC. Em conjunto, essas descobertas destacam o papel das bactérias de sedimentos de água doce na mobilidade do arsênio e a diversidade ainda não explorada de bactérias redutoras e resistentes a arsenato, que podem contribuir para a toxicidade do arsênio em ambientes aquáticos.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
local.publisher.initialsUFMG
local.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL
local.url.externahttps://www.nature.com/articles/s41598-017-11548-8

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