代谢依赖驱动微生物共存

最新推荐文章于 2025-02-02 07:02:44 发布

原创最新推荐文章于 2025-02-02 07:02:44 发布 · 1.2k 阅读

3 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#微生物群落代谢重构

文献阅读专栏收录该内容

3 篇文章

订阅专栏

研究发现，代谢依赖在多种群落的微生物共存中起着核心作用。通过对800个群落使用ModelSEEDpipeline进行代谢模型构建，揭示了物种间的代谢互依和资源竞争。代谢互作潜力(MIP)和代谢资源重叠(MRO)作为关键指标，显示了物种间的代谢交互和资源需求。此外，通过SMETANA分析，量化了跨喂养的灵活性，深入理解了微生物群落内部的动态平衡。

Metabolic dependencies drive species co-occurrence in diverse microbial communities

PNAS 2015 9+
European Molecular Biology Laboratory

Points:

使用了800 communities进行ModelSEED pipeline得到resource competition and metabolic exchanges
发现在多种群落中存在metabolically interdependent groups
列举co-occurring subcommunities中的flux-balanced metabolic exchanges，预测可能存在交换的代谢物
结论：代谢依赖是造成物种共存的主要驱动

co-occurring subcommunities

Fisher’s exact test, false discovery rate (FDR) 0.01
群落中物种门内及门间关系

在这里插入图片描述

代谢模型构建

单物种代谢模型重构：ModelSEED pipline，用mixed-integer linear programming (MILP)校正
多物种代谢模型构建：参考文献Metabolic modeling of a mutualistic microbial community using IBM ILOG CPLEX solver

代谢互作

衡量代谢互作：metabolic interaction potential (MIP)
MIP = M-I
M：对于一个没有代谢互作的群体，生长所需最小物质数量
I：对于一个有代谢互作的群体，生长所需最小物质数量
在这里插入图片描述

资源竞争程度

衡量resource competiton程度：metabolic resource overlap (MRO)，意思是群落中所有成员生长所需最少营养物之间的最大可能交集
在这里插入图片描述

cross-feeding plasticity

衡量cross-feeding plasticity：species metabolic interaction analysis（SMETANA）, a mixed-integer linear programming method

B–>produced m–>A
A对于m的生长依赖由三个分值决定：
(i) species coupling score (SCS)：在群体中，A的生长对于B物种存在与否这一条件的依赖程度
(ii) metabolite uptake score (MUS)：A的生长对于其他物种分泌物m的依赖程度
(iii) metabolite pro- duction score (MPS)：B物种是否产生m（值为0/1）