تنوع جينات النيتروجيناز وبنية المجتمع الميكروبي: مقارنة عبر الأنظمة

يعد تثبيت النيتروجين البيولوجي مصدراً مهماً للنيتروجين الثابت في الغلاف الحيوي. تقوم الميكروبات بتحفيز تثبيت النيتروجين البيولوجي باستخدام إنزيم النيتروجيناز، الذي تم الحفاظ عليه بشكل كبير من خلال التطور. قدمت استنساخ وتسلسل واحدة من الجينات الهيكلية للنيتروجيناز، nifH، قاعدة بيانات كبيرة وسريعة التوسع من التسلسلات من بيئات برية ومائية متنوعة. تظهر مقارنة تطورات nifH مع تطورات RNA الريبوزومي من الميكروبات المزروعة أدلة قليلة حاسمة على نقل الجينات الجانبي. يتجاوز تنوع التسلسل التمثيل من الممثلين المزروعين بشكل كبير. تشمل شجرة عائلة النيتروجيناز فروعًا تمثل مجموعات فيلوتيبية تعتمد على تطور RNA الريبوزومي، لكنها تشمل أيضًا مجموعات متفرعة مقررة بما في ذلك النيتروجينازات البديلة التي لا تحتوي على الموليبدينوم أو الفاناديوم. لم يتم حتى الآن الحصول على سوى عدد قليل من تسلسلات النيتروجيناز البديلة أو الأركائية من البيئة. تشير التحليلات الواسعة لتوزيع فيلوتيبات nifH بين المواطن إلى أن هناك أنماطاً مميزة من الميكروبات المثبتة للنيتروجين في أمعاء النمل الأبيض، والرواسب وبيئات التربة، ومصبات الأنهار، والمستنقعات المالحة، والبحار قليلة المغذيات. إن توزيع الميكروبات المثبتة للنيتروجين، على الرغم من أنه ليس بالكامل وفقًا لتوافر النيتروجين في البيئة، هو غير عشوائي ويمكن التنبؤ به استنادًا إلى خصائص المواطن. توفر القدرة على اختبار التعبير الجيني والتحقيق في ترتيبات الجينوم وعدًا بأدوات جديدة لاستجواب تجمعات الديازوتروفات الطبيعية. يوفر التحليل الشامل لجينات النيتروجيناز أساسًا لتطوير اختبارات جزيئية وطرق المعلومات الحيوية لدراسة تثبيت النيتروجين في البيئة.