Il contenuto del genoma predice le preferenze cataboliche del carbonio dei batteri eterotrofi

Microbiologia della natura (2023) Citare questo articolo

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I batteri eterotrofi, ovvero i batteri che utilizzano fonti di carbonio organico, sono tassonomicamente e funzionalmente diversi nei diversi ambienti. È difficile mappare le interazioni metaboliche e le nicchie all’interno delle comunità microbiche a causa del gran numero di metaboliti che potrebbero fungere da potenziali fonti di carbonio ed energia per gli eterotrofi. Non è chiaro se le loro nicchie metaboliche possano essere comprese utilizzando principi generali, come un piccolo numero di categorie metaboliche semplificate. Qui eseguiamo la profilazione metabolica ad alto rendimento di 186 ceppi batterici eterotrofi marini coltivati ​​in terreni contenenti uno dei 135 substrati di carbonio per determinare tassi di crescita, tempi di ritardo e rese. Mostriamo che, nonostante l’elevata variabilità a tutti i livelli della tassonomia, le nicchie cataboliche dei batteri eterotrofi possono essere comprese in termini di preferenza per fonti di carbonio glicolitiche (zuccheri) o gluconeogeniche (aminoacidi e acidi organici). Questa preferenza è codificata dal numero totale di geni presenti nei percorsi che alimentano le due modalità di utilizzo del carbonio e può essere prevista utilizzando un semplice modello lineare basato sul conteggio dei geni. Ciò consente descrizioni a grana grossa delle comunità microbiche in termini di modalità prevalenti di catabolismo del carbonio. La preferenza zucchero-acido è anche associata al contenuto di GC genomici e quindi ai requisiti di carbonio-azoto del loro proteoma codificato. Il nostro lavoro rivela come l’evoluzione dei genomi batterici sia strutturata da vincoli fondamentali radicati nel metabolismo.

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Tutti i dati genomici e di crescita sono disponibili su https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1. Tutti gli isolati sono disponibili su richiesta da MG (Europa) o OXC (USA). Tutti gli insiemi di genomi sono disponibili in BioProjects PRJNA319196 e PRJNA478695, ad eccezione dei ceppi 1A06 (PRJNA318805), 12B01 (PRJNA13568), 13B01 (PRJNA318805), DSS-3 (BioSample SAMN02604003) nonché AS40, AS56, AS88 e AS94 (PRJNA996876 ). I dati di origine sono forniti con questo documento.

Tutto il codice necessario per riprodurre le figure è disponibile su https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1.

Huttenhower, C. et al. Struttura, funzione e diversità del microbioma umano sano. Natura 486, 207–214 (2012).

Articolo CAS Google Scholar

Thompson, LR et al. Un catalogo comune rivela la diversità microbica multiscala della Terra. Natura 551, 457–463 (2017).

Articolo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sunagawa, S. et al. Struttura e funzione del microbioma oceanico globale. Scienza 348, 1261359 (2015).

Articolo PubMed Google Scholar

Pontrelli, S. et al. L'alimentazione incrociata metabolica struttura l'assemblaggio di comunità di degradazione dei polisaccaridi. Sci. Avv. 8, eabk3076 (2022).

Articolo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gralka, M., Szabo, R., Stocker, R. & Cordero, Interazioni trofiche OX e fattori trainanti dell'assemblaggio della comunità microbica. Curr. Biol. 30, R1176–R1188 (2020).

Articolo CAS PubMed Google Scholar

Pollak, S. et al. Sfruttamento dei beni pubblici nelle comunità naturali di batterioplancton. Sci. Avv. 7, eabi4717 (2021).