O conteúdo do genoma prevê as preferências catabólicas de carbono de bactérias heterotróficas

Microbiologia da Natureza (2023)Cite este artigo

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Bactérias heterotróficas – bactérias que utilizam fontes orgânicas de carbono – são taxonomicamente e funcionalmente diversas em todos os ambientes. É um desafio mapear interações metabólicas e nichos dentro de comunidades microbianas devido ao grande número de metabólitos que poderiam servir como potenciais fontes de carbono e energia para heterótrofos. Não está claro se os seus nichos metabólicos podem ser compreendidos usando princípios gerais, como um pequeno número de categorias metabólicas simplificadas. Aqui realizamos perfis metabólicos de alto rendimento de 186 cepas bacterianas heterotróficas marinhas cultivadas em meios contendo um dos 135 substratos de carbono para determinar taxas de crescimento, tempos de atraso e rendimentos. Mostramos que, apesar da alta variabilidade em todos os níveis de taxonomia, os nichos catabólicos de bactérias heterotróficas podem ser entendidos em termos de sua preferência por fontes de carbono glicolíticas (açúcares) ou gliconeogênicas (amino e ácidos orgânicos). Esta preferência é codificada pelo número total de genes encontrados nas vias que alimentam os dois modos de utilização de carbono e pode ser prevista utilizando um modelo linear simples baseado na contagem de genes. Isso permite descrições resumidas de comunidades microbianas em termos de modos predominantes de catabolismo de carbono. A preferência açúcar-ácido também está associada ao conteúdo genômico de GC e, portanto, às necessidades de carbono-nitrogênio do seu proteoma codificado. Nosso trabalho revela como a evolução dos genomas bacterianos é estruturada por restrições fundamentais enraizadas no metabolismo.

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Todos os dados genômicos e de crescimento estão disponíveis em https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1. Todos os isolados estão disponíveis na MG (Europa) ou na OXC (EUA), mediante solicitação. Todos os conjuntos de genoma estão disponíveis nos BioProjects PRJNA319196 e PRJNA478695, com exceção das cepas 1A06 (PRJNA318805), 12B01 (PRJNA13568), 13B01 (PRJNA318805), DSS-3 (BioSample SAMN02604003), bem como AS40, AS56, AS8 8 e AS94 (PRJNA996876 ). Os dados de origem são fornecidos com este artigo.

Todo o código necessário para reproduzir as figuras está disponível em https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1.

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