Содержание генома предсказывает катаболические предпочтения гетеротрофных бактерий

Природная микробиология (2023)Процитировать эту статью

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Гетеротрофные бактерии — бактерии, использующие органические источники углерода, — таксономически и функционально разнообразны в разных средах. Картировать метаболические взаимодействия и ниши внутри микробных сообществ сложно из-за большого количества метаболитов, которые могут служить потенциальными источниками углерода и энергии для гетеротрофов. Неясно, можно ли понять их метаболические ниши, используя общие принципы, такие как небольшое количество упрощенных метаболических категорий. Здесь мы выполняем высокопроизводительное метаболическое профилирование 186 морских гетеротрофных бактериальных штаммов, культивируемых в средах, содержащих один из 135 углеродных субстратов, для определения скорости роста, времени задержки и урожайности. Мы показываем, что, несмотря на высокую вариабельность на всех уровнях систематики, катаболические ниши гетеротрофных бактерий можно понять с точки зрения их предпочтения либо гликолитическим (сахара), либо глюконеогенным (амино и органические кислоты) источникам углерода. Это предпочтение кодируется общим количеством генов, обнаруженных в путях, которые участвуют в двух режимах использования углерода, и может быть предсказано с помощью простой линейной модели, основанной на подсчете генов. Это позволяет получить грубое описание микробных сообществ с точки зрения преобладающих способов катаболизма углерода. Предпочтение сахар-кислота также связано с геномным содержанием GC и, следовательно, с потребностями в углероде-азоте их кодируемого протеома. Наша работа показывает, как эволюция бактериальных геномов структурирована фундаментальными ограничениями, коренящимися в метаболизме.

Это предварительный просмотр контента подписки, доступ через ваше учреждение.

Доступ к журналу Nature и 54 другим журналам Nature Portfolio.

Приобретите Nature+, нашу выгодную подписку с онлайн-доступом.

29,99 долларов США / 30 дней

отменить в любое время

Подпишитесь на этот журнал

Получите 12 цифровых выпусков и онлайн-доступ к статьям.

119,00 долларов США в год

всего $9,92 за выпуск

Возьмите напрокат или купите эту статью

Цены варьируются в зависимости от типа статьи

от$1,95

до $39,95

Цены могут зависеть от местных налогов, которые рассчитываются во время оформления заказа.

Все данные о росте и геномике доступны по адресу https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1. Все изоляты доступны по запросу от MG (Европа) или OXC (США). Все сборки генома доступны в рамках биопроектов PRJNA319196 и PRJNA478695, за исключением штаммов 1A06 (PRJNA318805), 12B01 (PRJNA13568), 13B01 (PRJNA318805), DSS-3 (BioSample SAMN02604003), а также AS40, AS56, AS88 и AS94 (PRJNA996876 ). Исходные данные приведены в статье.

Весь код, необходимый для воспроизведения рисунков, доступен по адресу https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1.

Хаттенхауэр, К. и др. Структура, функции и разнообразие микробиома здорового человека. Природа 486, 207–214 (2012).

Статья в Академии CAS Google

Томпсон, Л.Р. и др. Общий каталог раскрывает многомасштабное микробное разнообразие Земли. Природа 551, 457–463 (2017).

Статья CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Сунагава С. и др. Структура и функции микробиома глобального океана. Наука 348, 1261359 (2015).

Статья PubMed Google Scholar

Понтрелли, С. и др. Метаболическое перекрестное питание структурирует сборку сообществ, разлагающих полисахариды. наук. Адв. 8, eabk3076 (2022).

Статья CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Гралка М., Сабо Р., Стокер Р. и Кордеро ОХ Трофические взаимодействия и движущие силы сборки микробного сообщества. Курс. Биол. 30, R1176–R1188 (2020).

Статья CAS PubMed Google Scholar

Поллак С. и др. Использование общественных благ в природных сообществах бактериопланктона. наук. Адв. 7, eabi4717 (2021).