304 Tiùb coiled le tàthadh stàilinn gun staoin / zomponent zhemical tubing, Comas Biosynthetic den Microbiome Mara Cruinneil

Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Tha thu a’ cleachdadh dreach brobhsair le taic CSS cuibhrichte.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a 'sealltainn an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
Sleamhnagan a’ sealltainn trì artaigilean gach sleamhnag.Cleachd na putanan air ais is air adhart gus gluasad tro na sleamhnagan, no na putanan rianadair sleamhnag aig an deireadh gus gluasad tro gach sleamhnag.

Tuairisgeul toraidh mionaideach

304 Tiùb / tubing coiled tàthaichte stàilinn
1. Sònrachadh: Tiùb / tubing coil stàilinn gun staoin
2. Seòrsa: tàthadh no fuaigheal
3. Coitcheann: ASTM A269, ASTM A249
4. Tiùb coil stàilinn gun staoin OD: 6mm gu 25.4MM
5. Length: 600-3500MM no a rèir riatanas luchd-cleachdaidh.
6. Tighead balla: 0.2mm gu 2.0mm.

7. Tolerance: OD: +/-0.01mm;Tighead: +/- 0.01%.

8. Coil toll a-staigh meud: 500MM-1500MM (faodar atharrachadh a rèir riatanasan luchd-cleachdaidh)

9. Coil àirde: 200MM-400MM (faodar atharrachadh a rèir riatanasan luchd-cleachdaidh)

10. Surface: Bright no annealed
11. Stuth: 304, 304L, 316L, 321, 301, 201, 202, 409, 430, 410, alloy 625, 825, 2205, 2507, etc.
12. Pacadh: pocannan fighte ann an cùis fhiodha, màileid fiodha, cas fiodha, no a rèir riatanas an neach-ceannach
13. Deuchainn: co-phàirt ceimigeach, neart toraidh, neart tensile, tomhas cruas
14. Gealladh: An treas phàrtaidh (mar eisimpleir: SGS TV ) sgrùdadh, etc.
15. Iarrtas: Sgeadachadh, àirneis, còmhdhail ola, teas iomlaidear, dèanamh rèilichean, pàipear a 'dèanamh, càr, giollachd bìdh, meidigeach, etc.

Tha coimhearsnachdan microbial nàdarra eadar-dhealaichte bho thaobh phylogenetically agus metabolically.A bharrachd air buidhnean de fhàs-bheairtean1 nach eil air an sgrùdadh gu leòr, tha comas beairteach aig an iomadachd seo cuideachd airson enzyman agus todhar bith-cheimiceach a tha cudromach a thaobh eag-eòlais agus bith-theicneòlas a lorg2,3.Ach, tha e fhathast na dhùbhlan a bhith a’ sgrùdadh an iomadachd seo gus faighinn a-mach dè na slighean genomic a bhios a ’co-chur an leithid de choimeasgaidhean agus gan ceangal ris na h-aoighean aca.Tha comas biosynthetic meanbh-fhàs-bheairtean sa chuan fosgailte fhathast neo-aithnichte mar thoradh air cuingealachaidhean ann a bhith a’ mion-sgrùdadh dàta fuasglaidh genome iomlan aig ìre cruinne.An seo, bidh sinn a’ sgrùdadh iomadachd agus iomadachd cruinneachaidhean gine biosynthetic sa chuan le bhith ag aonachadh timcheall air 10,000 genomes microbial bho cheallan cultarach agus ceallan singilte le còrr air 25,000 dreachd genomes ath-chruthaichte bho bharrachd air sampallan uisge mara 1,000.Tha na h-oidhirpean sin air timcheall air 40,000 cruinneachaidhean gine biosynthetic ùr a chomharrachadh, cuid dhiubh a chaidh a lorg ann am buidhnean phylogenetic ris nach robh dùil roimhe.Anns na h-àireamhan sin, chomharraich sinn sreath beairteach ann an cruinneachaidhean gine biosynthetic (“Candidatus Eudormicrobiaceae”) a bhuineadh do phylum bacterial gun àiteachadh agus a thug a-steach cuid de na meanbh-fhàs-bheairtean as eadar-mheasgte gu biosynthetically san àrainneachd seo.Dhiubh sin, tha sinn air na slighean phosphatase-peptide agus pytonamide a chomharrachadh, a’ comharrachadh eisimpleirean de structar todhar bith-ghnìomhach neo-àbhaisteach agus enzymology, fa leth.Gu crìch, tha an sgrùdadh seo a’ sealltainn mar as urrainn do ro-innleachdan stèidhichte air microbiome sgrùdadh a dhèanamh air enzyman nach deach ainmeachadh roimhe agus biadhan nàdarra ann am microbiota agus àrainneachd nach eil air a thuigsinn.
Bidh microbes a’ stiùireadh chuairtean bith-cheimiceach cruinne, a’ cumail suas lìn bìdh, agus a’ cumail lusan is beathaichean fallain5.Tha an iomadachd mòr phylogenetic, metabolic agus gnìomh aca a’ riochdachadh comas beairteach airson taxa1, enzyman agus todhar bith-cheimiceach ùra a lorg, a’ toirt a-steach toraidhean nàdarra6.Ann an coimhearsnachdan eag-eòlasach, bidh na moileciuilean sin a’ toirt grunn ghnìomhan fios-eòlasach is eag-eòlasach dha meanbh-fhàs-bheairtean, bho chonaltradh gu farpais 2, 7 .A bharrachd air na gnìomhan tùsail aca, tha na toraidhean nàdarra sin agus na slighean cinneasachaidh le còd ginteil a’ toirt seachad eisimpleirean airson tagraidhean bith-theicneòlasach agus teirpeach2,3.Tha comharrachadh nan slighean agus na ceanglaichean sin air a dhèanamh nas fhasa le bhith a’ sgrùdadh mhicroban cultarach.Ach, tha sgrùdaidhean tacsonomaigeach air àrainneachdan nàdarra air sealltainn nach eil a’ mhòr-chuid de meanbh-fhàs-bheairtean air an àiteachadh8.Tha an claonadh cultarach seo a’ cuingealachadh ar comas a bhith a’ gabhail brath air an iomadachd gnìomh a tha air a chòdachadh le mòran mhicroban4,9.
Gus faighinn thairis air na cuingeadan sin, tha adhartasan teicneòlach thar nan deich bliadhna a dh’ fhalbh air leigeil le luchd-rannsachaidh criomagan DNA microbial a chuir an òrdugh gu dìreach bho choimhearsnachdan slàn (metagenomics) no ceallan singilte.Tha an comas na pìosan sin a chruinneachadh ann am pìosan genome nas motha agus ath-chruthachadh grunn genomes cruinnichte metagenomically (MAGs) no genomes aon-mheudaichte (SAGn), fa leth, a’ fosgladh cothrom cudromach airson sgrùdaidhean taxocentric air a’ mhicrobiom (ie, coimhearsnachdan microbial agus am microbiome).slighean ùra a stèidheachadh.stuth ginteil agad fhèin ann an àrainneachd shònraichte) 10,11,12.Gu dearbha, tha sgrùdaidhean o chionn ghoirid air leudachadh mòr a dhèanamh air riochdachadh phylogenetic de iomadachd microbial air an Talamh1, 13 agus tha iad air mòran den iomadachd gnìomh ann an coimhearsnachdan microbial fa leth nach deach a chòmhdach roimhe le sreathan genome iomraidh meanbh-fhàs-bheairtean cultarach (REFs)14 fhoillseachadh.Tha an comas iomadachd gnìomh nach deach a lorg a shuidheachadh ann an co-theacsa an genoma aoigheachd (ie, rùn genome) deatamach airson a bhith a’ ro-innse loidhnichean microbial neo-aithnichte a tha a rèir coltais a’ còdachadh thoraidhean nàdarra ùra15,16 no airson a bhith a’ lorg todhar mar sin air ais chun riochdaire tùsail aca17.Mar eisimpleir, tha dòigh-obrach co-cheangailte ri mion-sgrùdadh genomic metagenomic agus aon-chealla air leantainn gu comharrachadh Candidatus Entotheonella, buidheann de bacteria a tha beairteach gu meatabileach co-cheangailte ri spong, mar riochdairean de ghrunn chomasan dhrogaichean18.Ach, a dh’ aindeoin oidhirpean o chionn ghoirid air sgrùdadh genomic air coimhearsnachdan microbial eadar-mheasgte, tha 16,19 còrr air dà thrian den dàta metagenomic cruinne airson a’ chuan eag-shiostaman as motha air an Talamh16,20 fhathast a dhìth.Mar sin, san fharsaingeachd, tha comas biosynthetic microbiome na mara agus a chomas mar stòr de thoraidhean enzymatic agus nàdarra ùr-nodha fhathast gun sgrùdadh.
Gus sgrùdadh a dhèanamh air comas biosynthetic meanbh-chuileagan mara aig ìre chruinneil, chuir sinn ri chèile genomes microbial mara a fhuaireadh a’ cleachdadh dhòighean a tha an urra ri cultar agus dòighean neo-chultarail gus stòr-dàta farsaing de phylogenetics agus gnìomh gine a chruthachadh.Sheall sgrùdadh air an stòr-dàta seo measgachadh farsaing de chruinneachaidhean gine biosynthetic (BGCn), agus buinidh a’ mhòr-chuid dhiubh do theaghlaichean cruinneachadh gine neo-aithnichte (GCF).A bharrachd air an sin, chomharraich sinn teaghlach bacteriach neo-aithnichte a tha a’ taisbeanadh an iomadachd as àirde de BGCn sa chuan fosgailte gu ruige seo.Thagh sinn dà shlighe synthesis ribosomal agus peptide atharraichte an dèidh eadar-theangachadh (RiPP) airson dearbhadh deuchainneach stèidhichte air na h-eadar-dhealachaidhean ginteil aca bho shlighean aithnichte an-dràsta.Tha comharrachadh gnìomh nan slighean sin air eisimpleirean ris nach robh dùil de enzymology fhoillseachadh a bharrachd air todhar structarail neo-àbhaisteach le gnìomhachd casg protease.
An toiseach, bha sinn ag amas air goireas dàta cruinneil a chruthachadh airson mion-sgrùdadh genome, le fòcas air na co-phàirtean bacterial agus arc-eòlach aige.Chun na crìche seo, chruinnich sinn dàta metagenomic agus 1038 sampall uisge mara bho 215 làrach samplachaidh a chaidh a chuairteachadh air feadh na cruinne (raon domhan-leud = 141.6 °) agus grunn shreathan domhainn (bho 1 gu 5600 m ann an doimhneachd, a ’còmhdach na sònaichean peiligeach, mesopelagic agus dubhach).Cùl-fhiosrachadh21,22,23 (Fig. 1a, dàta leudaichte, Fig. 1a agus Clàr Leasachail 1).A bharrachd air a bhith a’ toirt seachad còmhdach cruinn-eòlasach farsaing, leig na sampallan sìoltachaidh roghnach seo leinn coimeas a dhèanamh eadar diofar phàirtean de mhicrobiome na mara, a’ toirt a-steach beairteach bhìoras (<0.2 µm), beairteach prokaryotic (0.2–3 µm), làn de ghràinean (0.8 µm). ).–20 µm) agus coloinidhean air an lughdachadh le bhìoras (> 0.2 µm).
a, Gu h-iomlan de 1038 genomes rim faighinn gu poblach (metagenomics) de choimhearsnachdan microbial mara air an cruinneachadh bho 215 àite air an cuairteachadh air feadh na cruinne (62 ° S gu 79 ° N agus 179 ° W gu 179 ° E.).Leacan mapa © Esri.Stòran: GEBCO, NOAA, CHS, OSU, UNH, CSUMB, National Geographic, DeLorme, NAVTEQ, agus Esri.b, chaidh na metagenomes sin a chleachdadh gus MAGn ath-chruthachadh (modhan agus fiosrachadh a bharrachd), a tha eadar-dhealaichte ann am meud agus càileachd (modhan) anns na stòran-dàta (comharraichte ann an dath).Chaidh cur ris na MAGn ath-chruthaichte le genomes a bha rim faighinn gu poblach (taobh a-muigh), a’ toirt a-steach MAG26, SAG27 agus REF air an dèanamh le làimh.27 Cruinnich OMD.c, an coimeas ri aithisgean roimhe stèidhichte air SAG (GORG)20 no MAG (GEM)16 a-mhàin, tha OMD a’ leasachadh caractar genomic choimhearsnachdan microbial mara (ìre mapaidh leughaidh metagenomic; modh) dà no trì tursan le riochdachadh nas cunbhalaiche ann an doimhneachd agus leud..<0.2, n=151, 0.2-0.8, n=67, 0.2-3, n=180, 0.8-20, n=30, >0.2, n=610, <30°, n = 132, 30–60° , n = 73, > 60°, n = 42, EPI, n = 174, MES, n = 45, BAT, n = 28. d, OMD a’ cruinneachadh ann an ìre cruinneachaidhean gnè (95% dearbh-aithne nucleotide cuibheasach) a’ comharrachadh àireamh iomlan de timcheall air gnèithean 8300, le còrr air leth dhiubh nach deach a chomharrachadh roimhe seo a rèir notaichean tacsonomaigeach a’ cleachdadh an GTDB (dreach 89) e, sheall seòrsachadh gnèithean a rèir seòrsa genome gu bheil MAG, SAG agus REFs a’ cur ri chèile gu math ann a bhith a’ nochdadh iomadachd phylogenetic de am microbiome mara.Gu sònraichte, bha 55%, 26% agus 11% de na gnèithean sònraichte airson MAG, SAG agus REF, fa leth.BATS, Bermuda Atlantic Time Series;GEM, genomes de mhicrobiome na Talmhainn;GORG, genoma iomraidh cuan cruinne;HOT, sreath ùine Cuan Hawaiian.
A’ cleachdadh an dàta seo, rinn sinn ath-chruthachadh de 26,293 MAG gu h-iomlan, a’ mhòr-chuid bactaraidh agus arc-eòlach (Fig. 1b agus dàta leudaichte, Fig. 1b).Chruthaich sinn na MAGn sin bho cho-chruinneachaidhean bho shamhlaichean metagenomic fa leth seach còmhla gus casg a chuir air tuiteam ann an eadar-dhealachadh sreath nàdarra eadar sampallan bho dhiofar àiteachan no puingean ùine (modhan).A bharrachd air an sin, chuir sinn còmhla pìosan genomic stèidhichte air na co-dhàimhean tricead aca thairis air àireamh mhòr de shamhlaichean (bho 58 gu 610 sampall, a rèir an sgrùdaidh; modh).Fhuair sinn a-mach gur e ceum24 a tha a’ toirt ùine ach cudromach a tha seo a chaidh a sheachnadh ann an grunn obraichean ath-thogail mòr MAG16, 19, 25 agus a tha gu mòr a’ leasachadh meud (2.7-fhillte sa chumantas) agus càileachd (+20% gu cuibheasach) den genoma.air ath-chruthachadh bhon mheatagenome mara a chaidh a sgrùdadh an seo (dàta leudaichte, Fig. 2a agus fiosrachadh a bharrachd).Gu h-iomlan, lean na h-oidhirpean sin gu àrdachadh 4.5-fhillte ann am MAGan microbial mara (6-fhillte mura tèid beachdachadh ach air MAGan àrd-inbhe) an coimeas ris a’ ghoireas MAG as coileanta a tha ri fhaighinn an-diugh16 (Dòighean).Chaidh an seata MAG ùr seo a chruthachadh an uairsin a chur còmhla ri 830 MAG26s a chaidh a thaghadh le làimh, 5969 SAG27s agus 1707 REFs.Bha fichead 's a seachd gnèithean de lobhagan mara agus archaea a' dèanamh suas cruinneachadh de 34,799 genomes (Fig. 1b).
Rinn sinn measadh an uairsin air a’ ghoireas a chaidh a chruthachadh às ùr gus a chomas air coimhearsnachdan microbial mara a riochdachadh agus measadh a dhèanamh air a’ bhuaidh a bhiodh aig aonachadh diofar sheòrsaichean genome.Gu cuibheasach, lorg sinn gu bheil e a’ còmhdach timcheall air 40-60% de dhàta metagenomic mara (Figear 1c), dhà no trì tursan nas àirde na còmhdach aithisgean MAG-a-mhàin a bh’ ann roimhe ann an doimhneachd agus domhan-leud Tuilleadh sreathach 16 no SAG20.A bharrachd air an sin, gus iomadachd tacsonomaigeach a thomhas gu riaghailteach ann an cruinneachaidhean stèidhichte, chomharraich sinn a h-uile genome a’ cleachdadh inneal inneal Stòr-dàta Genome Taxonomy (GTDB) (modhan) agus chleachd sinn dearbh-aithne nucleotide cuibheasach genome-wide de 95%.28 gus 8,304 buidheann de ghnèithean (gnè) a chomharrachadh.Cha robh dà thrian de na gnèithean sin (a 'gabhail a-steach cladhan ùra) air nochdadh roimhe seo anns an GTDB, agus chaidh 2790 dhiubh sin a lorg a' cleachdadh an MAG ath-chruthachadh san sgrùdadh seo (Fig. 1d).A bharrachd air an sin, lorg sinn gu bheil diofar sheòrsaichean genomes gu math taiceil: tha 55%, 26%, agus 11% de ghnèithean air an dèanamh suas gu tur de MAG, SAG, agus REF, fa leth (Fig. 1e).A bharrachd air an sin, bha MAG a’ còmhdach a h-uile seòrsa 49 a chaidh a lorg anns a’ cholbh uisge, agus cha robh SAG agus REF a’ riochdachadh ach 18 agus 11 dhiubh, fa leth.Ach, tha SAG nas fheàrr a 'riochdachadh iomadachd nan cladan as cumanta (dàta leudaichte, Fig. 3a), leithid Pelagic Bacteriales (SAR11), le SAG a' còmhdach faisg air gnèithean 1300 agus MAG a-mhàin 390 gnè.Gu sònraichte, is ann ainneamh a bha REFn a’ dol thairis air MAGn no SAGn aig ìre gnè agus a’ riochdachadh > 95% de na timcheall air 1000 genomes nach deach a lorg ann an seataichean metagenomic a’ chuain fhosgailte a chaidh a sgrùdadh an seo, gu h-àraidh mar thoradh air eadar-obrachadh le seòrsachan eile de shamhlaichean mara riochdachail iomallach (me grùid) .no neach-aoigheachd).Gus am bi e ri fhaighinn gu farsaing don choimhearsnachd shaidheansail, faodar an goireas genoma mara seo, a tha cuideachd a’ toirt a-steach mìrean neo-sheòrsaichte (me, bho phages ro-mheasta, eileanan genomic, agus mìrean genoma aig nach eil dàta gu leòr airson ath-thogail MAG), a choimeas ri dàta tacsonamaidh .Notaichean ruigsinneachd còmhla ri gnìomh gine agus paramadairean co-theacsail ann an Stòr-dàta Microbio-eòlas a’ Chuain (OMD; https://microbiomics.io/ocean/).
Thòisich sinn an uairsin a’ sgrùdadh beairteas agus ùr-ghnàthachadh comas biosynthetic ann am meanbh-bhìomaichean cuan fosgailte.Chun na crìche seo, chleachd sinn antiSMASH an-toiseach airson a h-uile MAG, SAG, agus REF a lorgar ann an 1038 metagenomes mara (modhan) gus ro-innse iomlan de 39,055 BGCn.Chuir sinn an uairsin iad sin ann an 6907 GCFn nach robh feum air feum agus àireamhan cnuasachadh gine 151 (GCCn; Clàr Leasachail 2 agus modhan) gus cunntas a thoirt air dìth obrach gnèitheach (ie, faodar an aon BGC a chòdachadh ann an ioma genomes) agus dàta metagenomic Criomag de BGCan dùmhail.Cha do mheudaich BGCn neo-choileanta gu mòr, ma tha gin ann (Fiosrachadh Leasachail), an àireamh de GCFn agus GCCn, fa leth, anns an robh co-dhiù aon bhall BGC slàn ann an 44% agus 86% de chùisean.
Aig ìre GCC, lorg sinn measgachadh farsaing de RiPPan ro-mheasta agus toraidhean nàdarra eile (Fig. 2a).Nam measg, mar eisimpleir, buinidh arylpolyenes, carotenoids, ectoines, agus siderophores do GCCn le cuairteachadh farsaing phylogenetic agus pailteas àrd ann am metagenomes cuantail, a dh’ fhaodadh a bhith a ’nochdadh atharrachadh farsaing de meanbh-fhàs-bheairtean gu àrainneachd na mara, a’ toirt a-steach strì an aghaidh gnèithean ocsaidean reactive, cuideam oxidative agus osmotic..no in-ghabhail iarainn (tuilleadh fiosrachaidh).Tha an iomadachd gnìomh seo eadar-dhealaichte bho sgrùdadh o chionn ghoirid air timcheall air 1.2 millean BGC am measg timcheall air 190,000 genomes a chaidh a stòradh ann an stòr-dàta NCBI RefSeq (BiG-FAM / RefSeq, ris an canar an-seo RefSeq)29, a sheall gu bheil peptides Synthetase nonribosomal (NRPS) agus polyketide synthase. (PKS) BGCn (Fiosrachadh Leasachail).Lorg sinn cuideachd gu robh 44 (29%) GCCn a-mhàin a’ buntainn ri RefSeq BGC (\(\bar{d}\)RefSeq> 0.4; Fig. 2a agus modhan) agus 53 (35%) GCCn a-mhàin ann am MAG , a’ soilleireachadh na cothroman a th’ ann. gus ceimigean nach deach ainmeachadh roimhe a lorg ann an OMD.Leis gu bheil gach aon de na GCCn sin dualtach a bhith a’ riochdachadh gnìomhan biosynthetic a tha gu math eadar-mheasgte, rinn sinn tuilleadh mion-sgrùdadh air dàta aig ìre GCF ann an oidhirp buidheann nas mionaidiche de BGCn a sholarachadh a thathar an dùil a chòdachadh airson toraidhean nàdarra coltach ris29.Chomharraich 3861 (56%) GCFn gu h-iomlan nach robh a’ dol thairis air RefSeq, agus > 97% de GCFn nach robh an làthair ann am MIbiG, aon de na stòran-dàta as motha de BGCn a chaidh a dhearbhadh gu deuchainneach (Figear 2b).Ged nach eil e na iongnadh mòran de shlighean ùra a lorg ann an suidheachaidhean nach eil air an deagh riochdachadh leis an genoma iomraidh, tha an dòigh-obrach againn airson BGCn ath-aithris gu GCFn mus tèid an slat-tomhais a dhèanamh eadar-dhealaichte bho aithisgean roimhe 16 agus a’ leigeil leinn measadh neo-phàirteach a thoirt seachad air ùr-ghnàthachadh.Tha a’ mhòr-chuid den iomadachd ùr (3012 GCF no 78%) a’ freagairt ri terpenes ro-mheasta, RiPP no toraidhean nàdarra eile, agus tha a’ mhòr-chuid (1815 GCF no 47%) air a chòdachadh ann an seòrsachan neo-aithnichte air sgàth an comas biosynthetic.Eu-coltach ri cruinneachaidhean PKS agus NRPS, chan eil na BGCn teann sin cho dualtach a bhith sgapte aig co-chruinneachadh metagenomic 31 agus a’ ceadachadh barrachd caractar gnìomh ùine agus stòrais de na toraidhean aca.
Chaidh 39,055 BGC gu h-iomlan a chuir ann an 6,907 GCF agus 151 GCC.a, riochdachadh dàta (taobh a-staigh a-muigh).Cruinneachadh rangach de astaran BGC stèidhichte air GCC, le 53 dhiubh sin stèidhichte le MAG a-mhàin.Anns an GCC tha BGC bho dhiofar taxa (tricead geata cruth-atharraichte) agus diofar chlasaichean BGC (tha meud cearcall a rèir cho tric ‘s a tha e).Airson gach GCC, tha an còmhdach a-muigh a’ riochdachadh an àireamh de BGCn, tricead (ceudad de shamhlaichean), agus an astar (astar cosine BGC as ìsle (mion (dMIBiG))) bho BiG-FAM gu BGC.Tha GCCn le BGCn ceangailte gu dlùth ri BGCn a chaidh a dhearbhadh gu deuchainneach (MIBiG) air an comharrachadh le saigheadan.b A’ dèanamh coimeas eadar GCF agus BGCan air an ro-innse (BiG-FAM) agus BGC a chaidh a dhearbhadh gu deuchainneach, lorgadh 3861 GCFn ùra (d–>0.2).Bidh a’ mhòr-chuid (78%) dhiubh sin a’ còd airson RiPP, terpenes, agus toraidhean nàdarra eile.c, chaidh a h-uile genomes anns an OMD a chaidh a lorg ann an metagenomes mara 1038 a chuir ann an craobh bonn GTDB gus còmhdach phylogenetic an OMD a nochdadh.Tha claisean gun genomes sam bith san OMD air an sealltainn ann an liath.Tha an àireamh de BGCn a’ freagairt ris an àireamh as motha de BGCan a thathar a’ sùileachadh airson gach genoma ann an còmhdach sònraichte.Airson soilleireachd, tha an 15% mu dheireadh de na nodan air tuiteam.Tha saighdean a’ comharrachadh cladhan a tha beairteach ann am BGC (> 15 BGC), ach a-mhàin Mycobacterium, Gordonia (an dàrna àite a-mhàin gu Rhodococcus), agus Crocosphaera (an dàrna àite a-mhàin gu Synechococcus).d, Neo-aithnichte c.Sheall Eremiobacterota an iomadachd biosynthetic as àirde (clàr-innse Shannon stèidhichte air seòrsa toraidh nàdarra).Tha gach còmhlan a’ riochdachadh an genoma leis an àireamh as motha de BGCn anns a’ ghnè.T1PKS, PKS seòrsa I, T2/3PKS, PKS seòrsa II agus seòrsa III.
A bharrachd air beairteas agus ùr-ghnàthachadh, bidh sinn a’ sgrùdadh structar bith-eòlasach comas biosynthetic microbiome na mara.Sheall cruinneachadh de shamhlaichean a rèir cuairteachadh àireamh leth-bhreac metagenomic cuibheasach GCF (Modhan) gu robh coimhearsnachdan le leud ìosal, uachdar, beairteach le prokaryotic agus bochd bhìoras, sa mhòr-chuid bho uisgeachan uachdar no nas doimhne le solas na grèine, beairteach ann an RiPP agus BGC terpenes.An coimeas ri sin, bha coimhearsnachdan pòla, mara domhainn, saidhbhir ann am bhìoras agus mìrean co-cheangailte ri pailteas nas àirde de NRPS agus PKS BGC (dàta leudaichte, Fig. 4 agus fiosrachadh a bharrachd).Mu dheireadh, lorg sinn gur e coimhearsnachdan tropaigeach agus peiligeach a tha air an deagh sgrùdadh na stòran as gealltanach de terpenes ùra (Figear Dàta Meudaichte).An comas as àirde airson PKS, RiPP agus toraidhean nàdarra eile (Figear 5a le dàta leudaichte).
Gus cur ris an sgrùdadh againn air comas biosynthetic meanbh-chuileagan mara, bha sinn ag amas air an cuairteachadh phylogenetic aca a mhapadh agus cladhan ùra le beairteas BGC a chomharrachadh.Chun na crìche seo, chuir sinn genomes mhicroban mara a-steach do chraobh àbhaisteach GTDB13 bacterial agus arc-eòlach phylogenetic agus chuir sinn thairis air na slighean biosynthetic putative a bhios iad a’ còdachadh (Fig. 2c).Tha sinn air grunn chladhan le beairteas BGC a lorg gu furasta (air an riochdachadh le còrr air 15 BGCn) ann an sampallan uisge mara (modhan) a tha ainmeil airson an comas biosynthetic, leithid cyanobacteria (Synechococcus) agus bacteria Proteus, leithid Tistrella32,33, no o chionn ghoirid air aire a tharraing airson an cuid bathar nàdarra.leithid Myxococcota (Sandaracinaceae), Rhodococcus agus Planctomycetota34,35,36.Gu inntinneach, lorg sinn grunn shreathan nach deach a sgrùdadh roimhe seo anns na cladhan sin.Mar eisimpleir, bhuineadh na gnèithean sin leis a’ chomas biosynthetic as beairtiche anns a’ phyla Planctomycetota agus Myxococcota do òrdughan tagraiche neo-chomharraichte agus ginealaichean, fa leth (Clàr Leasachail 3).Air an gabhail còmhla, tha seo a’ moladh gu bheil an OMD a’ toirt cothrom air fiosrachadh phylogenetic nach robh aithnichte roimhe, a’ toirt a-steach meanbh-fhàs-bheairtean, a dh’ fhaodadh targaidean ùra a riochdachadh airson lorg enzyme agus toradh nàdarra.
An ath rud, chomharraich sinn a’ chladach beairteach le BGC le bhith chan ann a-mhàin a’ cunntadh an àireamh as motha de BGC a chaidh a chòdachadh leis na buill aige, ach cuideachd le bhith a’ measadh iomadachd nam BGCn sin, a tha a’ mìneachadh cho tric sa tha diofar sheòrsaichean de thoraidhean tagraiche nàdarra (Fig. 2c agus dòighean-obrach). )..Fhuair sinn a-mach gun robh na gnèithean as eadar-mheasgte gu biosynthetically air an riochdachadh le MAGan bacterial a chaidh an innleachadh gu sònraichte san sgrùdadh seo.Buinidh na bacteria sin don phylum Candidatus Eremiobacterota gun àiteachadh, a tha fhathast gu ìre mhòr gun sgrùdadh a bharrachd air beagan sgrùdaidhean genomic37,38.Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil “ca.Cha deach an genus Eremiobacterota a sgrùdadh ach ann an àrainneachd talmhainn39 agus chan eil fios gu bheil e a’ toirt a-steach buill sam bith a tha beairteach ann am BGC.An seo tha sinn air ochd MAGan den aon ghnè ath-chruthachadh (dearbh-aithne nucleotide > 99%) 23. Mar sin tha sinn a’ moladh an t-ainm gnè “Candidatus Eudoremicrobium malaspinii”, air ainmeachadh às deidh an nereid (nymph mara), tiodhlac brèagha ann am miotas-eòlas Grèigeach agus turasan.'Ca.A rèir nota phylogenetic 13, chan eil càirdean aig E. malaspinii roimhe seo fo ìre an t-sreath agus mar sin buinidh e do theaghlach bacteriach ùr a tha sinn a’ moladh “Ca.E. malaspinii" mar an seòrsa gnè agus "Ca.Eudormicrobiaceae” mar an t-ainm oifigeil (Fiosrachadh a bharrachd).Ath-thogail goirid metagenomic de 'Ca.Chaidh am pròiseact genome E. malaspinii a dhearbhadh le cuir a-steach glè ìosal, sreath metagenomic air a leughadh fada agus co-chruinneachadh cuimsichte de shampall singilte (Dòighean) mar aon chromosome sreathach 9.63 Mb le dùblachadh 75 kb.mar an aon teagamh a tha air fhàgail.
Gus co-theacsa phylogenetic a’ ghnè seo a stèidheachadh, rannsaich sinn 40 gnè dlùth-cheangailte ann an sampallan metagenomic a bharrachd le beairteas eukaryotic bho thuras Cuan Tara tro ath-thogail genome cuimsichte.Ann an ùine ghoirid, tha sinn air leughaidhean metagenomic a cheangal ri mìrean genomic co-cheangailte ri “Ca.E. malaspinii” agus beachd-bharail gu bheil ìre fastaidh nas àirde san t-sampall seo a’ nochdadh gu robh càirdean eile ann (modhan).Mar thoradh air an sin, lorg sinn 10 MAG, cothlamadh de 19 MAG a’ riochdachadh còig gnèithean ann an trì ginealaichean taobh a-staigh teaghlach ùr-mhìnichte (ie “Ca. Eudormicrobiaceae”).Às deidh sgrùdadh làimhe agus smachd càileachd (dàta leudaichte, Fig. 6 agus fiosrachadh a bharrachd), lorg sinn gu robh “Ca.Tha gnèithean Eudormicrobiaceae a’ nochdadh genomes nas motha (8 Mb) agus comas biosynthetic nas beairtiche (14 gu 22 BGC gach gnè) na buill “Ca” eile.Clade Eremiobacterota (suas gu 7 BGC) (Fig. 3a–c).
a, dreuchdan Phylogenetic de na còig 'Ca.Sheall gnèithean de Eudormicrobiaceae beairteas BGC a bha sònraichte do na loidhnichean mara a chaidh ainmeachadh san sgrùdadh seo.Tha a 'chraobh phylogenetic a' toirt a-steach a h-uile 'Ca.Chaidh MAG Eremiobacterota agus buill de phyla eile (àireamhan genome eadar camagan) a chaidh a thoirt seachad ann an GTDB (dreach 89) a chleachdadh airson cùl-fhiosrachadh mean-fhàs (Modhan).Tha na sreathan as fhaide a-muigh a’ riochdachadh seòrsachadh aig ìre teaghlaich (“Ca. Eudormicrobiaceae” agus “Ca. Xenobiaceae”) agus aig ìre clas (“Ca. Eremiobacteria”).Tha na còig gnèithean a tha air am mìneachadh san sgrùdadh seo air an riochdachadh le còdan alphanumeric agus ainmean binomial a chaidh a mholadh (Fiosrachadh Leasachail).b, ok.Bidh gnèithean Eudormicrobiaceae a’ roinn seachd niuclasan cumanta BGC.Bha dìth BGC ann an còmhdach A2 mar thoradh air neo-iomlanachd an riochdaire MAG (Clàr Leasachail 3).Tha BGCn sònraichte do “Ca.Amphithomicrobium" agus "Ca.Amphithomicrobium" (cladan A agus B) air an sealltainn.c, A h-uile BGC air a chòdachadh mar “Ca.Chaidh Eudoremicrobium taraoceanii a lorg a bhith air a chuir an cèill ann an 623 metatranscriptomes a chaidh a thoirt bho chuantan Tara.Tha cearcallan cruaidh a’ comharrachadh tar-sgrìobhadh gnìomhach.Tha cearcallan orains a’ comharrachadh atharrachaidhean fillte cruth-atharraichte log2 gu h-ìosal agus os cionn ìre faireachdainn gine cumail-taighe (modhan).d, lùban pailteas coimeasach (modhan) a' sealltainn 'Ca.Tha gnèithean Eudormicrobiaceae farsaing anns a 'mhòr-chuid de lagan cuan agus anns a' cholbh uisge gu lèir (bhon uachdar gu doimhneachd co-dhiù 4000 m).Stèidhichte air na tuairmsean sin, lorg sinn gu robh 'Ca.Tha E. malaspinii' a' dèanamh suas suas ri 6% de cheallan prokaryotic ann an coimhearsnachdan a tha co-cheangailte ri gràin pelagach domhainn-mara.Bheachdaich sinn air gnè a bhith an làthair air làrach nam biodh e air a lorg ann am bloigh sam bith de mheud ìre doimhneachd sònraichte.IO - An Cuan Innseanach, NAO - An Cuan a Tuath, NPO - Cuan a Tuath, RS - Muir Ruadh, SAO - An Cuan Siar, SO - An Cuan a Deas, SPO - Cuan Sèimh a Deas.
A’ sgrùdadh pailteas agus cuairteachadh Ca.Eudormicrobiaceae, a tha, mar a lorg sinn, sa mhòr-chuid anns a’ mhòr-chuid de lagan-mara, a bharrachd air a’ cholbh uisge gu lèir (Fig. 3d).Gu h-ionadail, tha iad a’ dèanamh suas 6% de choimhearsnachd meanbh-fhàs-bheairtean na mara, gan dèanamh nam pàirt chudromach de mhicrobiomaig mara na cruinne.A bharrachd air an sin, lorg sinn susbaint coimeasach Ca.Bha gnèithean Eudormicrobiaceae agus na h-ìrean faireachdainn BGC aca na b’ àirde anns an bloigh beairteach eukaryotic (Fig. 3c agus dàta leudaichte, Fig. 7), a’ nochdadh eadar-obrachadh a dh’ fhaodadh a bhith ann le stuth gràineach, a ’toirt a-steach plancton.Tha an t-amharc so car coltach ri 'Ca.Faodaidh BGCan Eudoremicrobium a bhios a’ toirt a-mach toraidhean nàdarra cytotoxic tro shlighean aithnichte giùlan creachaidh a thaisbeanadh (Fiosrachadh Leasachail agus Dàta Leudaichte, Figear 8), coltach ri creachadairean eile a bhios gu sònraichte a’ toirt a-mach metabolites leithid Myxococcus41.Faigh a-mach Ca.Is dòcha gu bheil Eudormicrobiaceae ann an nas lugha ri fhaighinn (cuan domhainn) no sampallan eukaryotic seach prokaryotic a’ mìneachadh carson a tha na bacteria sin agus an iomadachd BGC ris nach robh dùil fhathast soilleir ann an co-theacsa sgrùdadh bìdh nàdarra.
Aig a’ cheann thall, dh’ fheuch sinn ri dearbhadh deuchainneach a dhèanamh air gealladh ar n-obair stèidhichte air microbiome ann a bhith a’ lorg slighean ùra, enzyman, agus toraidhean nàdarra.Am measg nan diofar chlasaichean de BGCn, tha fios gu bheil an t-slighe RiPP a’ còdachadh iomadachd ceimigeach agus gnìomh beairteach mar thoradh air grunn atharrachaidhean iar-eadar-theangachaidh air a’ phrìomh peptide le enzyman aibidh42.Mar sin thagh sinn dà 'Ca.Tha Eudoremicrobium' RiPP BGCs (Figear 3b agus 4a-e) stèidhichte air an aon rud ri BGC sam bith aithnichte (\(\ bar{d}\)MIBIG agus \(\bar{d}\)RefSeq os cionn 0.2).
a–c, In vitro abairt heterologous agus measaidhean enzymatic in vitro de bhuidheann nobhail (\(\ bar{d}\) RefSeq = 0.29) de biosynthesis RiPP a tha sònraichte airson gnèithean Ca mara domhainn.E. malaspinii' mar thoradh air cinneasachadh stuthan diphosphorylated.c, atharrachaidhean air an comharrachadh le bhith a’ cleachdadh àrd-rùn (HR) MS/MS (bloighean air a chomharrachadh le b agus y ions anns an structar ceimigeach) agus NMR (dàta leudaichte, Fig. 9).d, tha am peptide fosphorylated seo a’ taisbeanadh casg micromolar ìosal de neutrophil elastase mamail, nach eil ri fhaighinn anns a ’pheptide smachd agus am peptide dehydrating (dehydration air a bhrosnachadh le toirt air falbh ceimigeach).Chaidh an deuchainn ath-aithris trì tursan le toraidhean co-chosmhail.Mar eisimpleir, tha abairt heterologous de dhàrna nobhail \(\ bar{d}\)RefSeq = 0.33) cruinneachadh de biosynthesis pròtain a’ soilleireachadh gnìomh ceithir enzyman aibidh a dh’ atharraicheas am prìomh pheptide aminoideach 46.Tha fuigheall air a dhath a rèir làrach an atharrachaidh a thathar a’ sùileachadh le HR-MS/MS, bileagan isotope, agus mion-sgrùdadh NMR (Fiosrachadh Leasachail).Tha dath dubhach a’ nochdadh gu bheil an t-atharrachadh a’ tachairt aig aon den dà fhuigheall.Tha am figear na chruinneachadh de ghrunn thogalaichean heterologous gus gnìomhachd gach enzyman aibidh air an aon niuclas a nochdadh.h, Dealbh de dhàta NMR airson cnàimh-droma amide N-methylation.Tha toraidhean iomlan air an sealltainn ann am fige.10 le dàta leudaichte.i, Tha suidheachadh phylogenetic den enzyme brabhsair pròtain FkbM aibidh am measg a h-uile raon FkbM a lorgar ann an stòr-dàta MIbiG 2.0 a’ nochdadh enzyme den teaghlach seo le gnìomhachd N-methyltransferase (Fiosrachadh Leasachail).Tha diagraman sgeamach de BGCn (a, e), structaran peptide ro-làimh (b, f), agus structaran ceimigeach tomadach de thoraidhean nàdarra (c, g) air an sealltainn.
Cha deach a’ chiad slighe RiPP (\(\bar{d}\)MIBIG = 0.41, \(\bar{d}\)RefSeq = 0.29) a lorg ach ann an gnèithean mara domhainn “Ca.E. malaspinii” agus còdan airson ro-ruithear Peptide (Fig. 4a, b).Anns an einnsein aibidh seo, tha sinn air aon àrainn gnìomh a chomharrachadh a tha homologach don raon dehydration de lantipeptide synthase a bhios mar as trice a’ catalachadh fosphorylation agus toirt air falbh 43 às deidh sin (Fiosrachadh Leasachail).Mar sin, tha sinn a ’ro-innse gu bheil atharrachadh a’ peptide ro-ruithear a ’toirt a-steach dìth uisgeachadh dà-cheum.Ach, a’ cleachdadh mòr-speactrometry tandem (MS/MS) agus speactroscopaidh ath-shuidheachadh magnetach niùclasach (NMR), chomharraich sinn peptide sreathach polyphosphorylated (Fig. 4c).Ged nach robh dùil, lorg sinn grunn loidhnichean fianais a’ toirt taic gur e an toradh deireannach a bh’ ann: dà neach-aoigheachd heterologous eadar-dhealaichte agus gun uisgeachadh ann am measaidhean in vitro, comharrachadh prìomh fuigheall a chaidh a mhùthadh ann an làrach dìth uisgeachaidh catalytach an einnsein aibidh.uile air an ath-thogail le “Ca”.Tha an E. malaspinii genome (dàta leudaichte, Fig. 9 agus fiosrachadh a bharrachd) agus, mu dheireadh, bith-eòlasach gnìomhachd a 'bhathar phosphorylated, ach chan e an riochd ceimigeach dehydrated synthesized (Fig. 4d).Gu dearbh, lorg sinn gu bheil e a’ taisbeanadh gnìomhachd bacaidh ìosal micromolar protease an aghaidh neutrophil elastase, an coimeas ri toraidhean nàdarra co-cheangailte eile anns an raon dùmhlachd (IC50 = 14.3 μM) 44 , a dh’ aindeoin gu bheil an dreuchd eag-eòlasach fhathast ri shoilleireachadh.Stèidhichte air na co-dhùnaidhean sin, tha sinn a’ moladh an t-slighe “phospheptin” ainmeachadh.
Tha an dàrna cùis na shlighe iom-fhillte RiPP a tha sònraichte do 'Ca.Bhathar an dùil gun còdaich an genus Eudoremicrobium (\(\bar{d}\)MIBiG = 0.46, \(\bar{d}\)RefSeq = 0.33) toraidhean pròtain nàdarra (Fig. 4e).Tha ùidh shònraichte bith-theicneòlasach aig na slighean sin air sgàth an dùmhlachd ris a bheil dùil agus measgachadh de dh’ atharrachaidhean ceimigeach neo-àbhaisteach a chaidh a stèidheachadh leis na h-enzyman a tha air an còdachadh leis na BGCn an ìre mhath goirid45.Lorg sinn gu bheil am pròtain seo eadar-dhealaichte bho phròtainean a bha air an comharrachadh roimhe leis nach eil an dà chuid prìomh motif NX5N de polyceramides agus an lùb lanthionine de landornamides 46 ann.Gus faighinn thairis air crìochan pàtrain abairt heterologous cumanta, chleachd sinn iad còmhla ri siostam àbhaisteach Microvirgula aerodenitrifificans gus ceithir enzyman slighe aibidh (modhan) a chomharrachadh.A’ cleachdadh measgachadh de MS/MS, bileagan isotope, agus NMR, lorg sinn na h-enzyman aibidh sin ann an cridhe 46-amino acid den peptide (Fig. 4f, g, dàta leudaichte, Figs. 10–12 agus fiosrachadh a bharrachd).Am measg enzyman aibidh, chomharraich sinn a’ chiad coltas de bhall teaghlaich FkbM O-methyltransferase 47 anns an t-slighe RiPP agus lorg sinn gun dùil gu bheil an enzyme aibidh seo a ’toirt a-steach cnàimh-droma N-methylation (Fig. 4h, i agus fiosrachadh a bharrachd).Ged a tha am mion-atharrachadh seo aithnichte ann am bathar nàdarra NRP48, tha N-methylation enzymatic de bannan amide na fhreagairt iom-fhillte ach cudromach gu bith-theicneòlas49 a tha gu ruige seo air a bhith inntinneach don teaghlach RiPP de borosines.Sònrachadh 50,51.Faodaidh comharrachadh na gnìomhachd seo ann an teaghlaichean eile de enzymes agus RiPP tagraidhean ùra fhosgladh agus leudachadh air iomadachd gnìomh pròtainean 52 agus an iomadachd ceimigeach aca.Stèidhichte air na h-atharrachaidhean comharraichte agus fad neo-àbhaisteach structar an toraidh a tha san amharc, tha sinn a’ moladh slighe ainm “pythonamide”.
Tha lorg enzymology ris nach robh dùil ann an teaghlach de enzyman le feartan gnìomh a’ nochdadh gealladh genomics àrainneachd airson lorgan ùra, agus cuideachd a ’nochdadh an comas cuibhrichte airson co-dhùnadh gnìomh stèidhichte air homology sreath a-mhàin.Mar sin, còmhla ri aithisgean mu RiPPan polyphosphorylated bioactive neo-chananach, tha na co-dhùnaidhean againn a’ nochdadh luach a tha dian air goireasan ach deatamach do oidhirpean bith-eòlas synthetigeach gus làn lorg fhaighinn air beairteas gnìomh, iomadachd, agus structaran neo-àbhaisteach todhar bith-cheimiceach.
An seo tha sinn a’ sealltainn an raon de chomas biosynthetic air a chòdachadh le microbes agus an co-theacsa genomic ann am meanbh-chuileag mara na cruinne, a’ comasachadh rannsachadh san àm ri teachd le bhith a’ toirt a’ ghoireas a thig às a sin don choimhearsnachd shaidheansail (https://microbiomics.io/ocean/).Fhuair sinn a-mach nach fhaighear mòran den ùirsgeul phylogenetic agus gnìomh aige ach le bhith ag ath-chruthachadh MAGn agus SAGn, gu sònraichte ann an coimhearsnachdan microbial nach eil air an cleachdadh gu leòr a dh’ fhaodadh oidhirpean bioprospecting a stiùireadh san àm ri teachd.Ged a chuireas sinn fòcas an seo air 'Ca.Eudormicrobiaceae" mar loidhne gu sònraichte “tàlantach le biosynthetically”, tha mòran de na BGCn a tha air an ro-innse anns na microbiota nach deach a lorg a dh’ fhaodadh a bhith a ’còdachadh enzymologies nach deach a mhìneachadh roimhe a bheir toradh coimeasgaichte le gnìomhan a tha cudromach a thaobh àrainneachd agus / no bith-theicneòlas.
Chaidh stòran dàta metagenomic bho phrìomh sgrùdaidhean cuan-mara agus sreath ùine le doimhneachd sreathachaidh gu leòr a thoirt a-steach gus an ìre as àirde a thoirt do chòmhdach choimhearsnachdan microbial mara cruinne ann an lagan mara, sreathan domhainn agus thar ùine.Tha na stòran-dàta seo (Clàr Leasachail 1 agus Figear 1) a’ toirt a-steach metagenomics bho shamhlaichean a chaidh a chruinneachadh ann an cuantan Tara (beairteach le bhìoras, n = 190; beairteach le prokaryotic, n = 180)12,22 agus turas BioGEOTRACES (n = 480).Sreath Uair Cuan Hawaiian (HOT, n = 68), Sreath Ùine Bermuda-Atlantic (BATS, n = 62)21 agus Turas Malaspina (n = 58)23.Chaidh leughaidhean seicheamhach bho gach mìrean metagenomic a shìoladh airson càileachd a’ cleachdadh BBMap (v.38.71) le bhith a’ toirt air falbh innealan-atharrachaidh seicheamhan bho leughaidhean, a’ toirt air falbh leughaidhean air am mapadh gu sreathan smachd càileachd (genomes PhiX), agus a’ cleachdadh trimq = 14, maq = 20 a’ tilgeil air falbh droch chàileachd leughaidh, maxns = 0 agus minlength = 45. Chaidh mion-sgrùdaidhean às dèidh sin a ruith no a chur còmhla ri leughaidhean QC ma chaidh a shònrachadh (bbmerge.sh minoverlap=16).Chaidh leughaidhean QC a dhèanamh àbhaisteach (targaid bbnorm.sh = 40, minddepth = 0) mus deach an togail a’ cleachdadh metaSPAdes (v.3.11.1 no v.3.12 ma bha feum air)53.Chaidh na contigs sgafaid a thàinig às (ris an canar sgaffalds an-seo) a shìoladh mu dheireadh le fad (≥1 kb).
Chaidh na sampallan metagenomic 1038 a roinn ann am buidhnean, agus airson gach buidheann de shampaill, chaidh leughaidhean smachd càileachd metagenomic de na sampallan uile a mhaidseadh ri camagan gach sampall air leth, agus mar thoradh air an sin bha an àireamh a leanas de leughaidhean buidhne bracketed pairwise: Tara Marine Viruses - Enriched (190 × 190 ), Prokaryotes Enriched (180 × 180), BioGEOTRACES, HOT and BATS (610 × 610) agus Malaspina (58 × 58).Chaidh mapadh a dhèanamh a’ cleachdadh Burrows-Wheeler-Aligner (BWA) (v.0.7.17-r1188)54 a leigeas le leughaidhean a bhith air am maidseadh ri làraich àrd-sgoile (a’ cleachdadh a’ bhratach -a).Chaidh co-thaobhadh a shìoladh gus a bhith co-dhiù 45 bonn a dh’ fhaid, le dearbh-aithne ≥97%, agus rèis ≥80% a’ leughadh.Chaidh na faidhlichean BAM a thàinig às a sin a ghiullachd a’ cleachdadh an sgriobt jgi_summarize_bam_contig_depths airson MetaBAT2 (v.2.12.1)55 gus còmhdach taobh a-staigh agus eadar-shampall a thoirt seachad airson gach buidheann.Mu dheireadh, chaidh camagan a chur còmhla gus mothachadh àrdachadh le bhith a 'ruith MetaBAT2 leotha fhèin air a h-uile sampall le -minContig 2000 agus -maxEdges 500. Bidh sinn a 'cleachdadh MetaBAT2 an àite bogsaiche ensemble oir chaidh a shealltainn ann an deuchainnean neo-eisimeileach mar am bogsaiche singilte as èifeachdaiche.agus 10 gu 50 tursan nas luaithe na bogsairean eile a chleachdar gu cumanta57.Gus deuchainn a dhèanamh airson buaidh co-dhàimhean pailteas, chleachd subsample metagenomics a chaidh a thaghadh air thuaiream (10 airson gach aon den dà shiostam dàta Tara Ocean, 10 airson BioGEOTRACES, 5 airson gach sreath ùine, agus 5 airson Malaspina) sampaill a-mhàin.Tha sampallan a-staigh air an cruinneachadh gus fiosrachadh còmhdaich fhaighinn.(Fiosrachadh a bharrachd).
Chaidh genomes (taobh a-muigh) a bharrachd a thoirt a-steach don mhion-sgrùdadh às deidh sin, is e sin 830 MAG a chaidh a thaghadh le làimh bho fho-sheata de sheata dàta Tara Oceans26, 5287 SAG bhon stòr-dàta GORG20, agus dàta bhon stòr-dàta MAR (MarDB v. 4) bho 1707 REFs iomallach agus 682 SAGs) 27. Airson stòr-dàta MarDB, tha genomes air an taghadh a rèir meata-dàta a tha ri làimh ma tha an seòrsa sampall a rèir an abairt àbhaisteach a leanas: '[S|s]ingle.?[C|c]ell|[C|c]cultar| [I|i] iomallach'.
Chaidh càileachd gach inneal metagenomic agus genomes taobh a-muigh a mheasadh a’ cleachdadh CheckM (v.1.0.13) agus Sruth-obrach Loidhne Anvi'o (v.5.5.0)58,59.Ma tha CheckM no Anvi'o ag aithris ≥50% iomlanachd / iomlanachd agus ≤10% truailleadh / call-obrach, sàbhail ceallan metagenomic agus genomes taobh a-muigh airson mion-sgrùdadh nas fhaide air adhart.Chaidh na sgòran sin an uairsin a chur còmhla ann an iomlanachd cuibheasach (mcpl) agus truailleadh cuibheasach (mctn) gus càileachd genome a sheòrsachadh a rèir slatan-tomhais coimhearsnachd60 mar a leanas: càileachd àrd: mcpl ≥ 90% agus mctn ≤ 5%;deagh chàileachd: mcpl ≥ 70%, mctn ≤ 10%, càileachd meadhanach: mcpl ≥ 50% agus mctn ≤ 10%, càileachd cothromach: mcpl ≤ 90% no mctn ≥ 10%.Chaidh na genomes sìoltachaidh an uairsin a cho-cheangal ri sgòran càileachd (Q agus Q’) mar a leanas: Q = mcpl - 5 x mctn Q’ = mcpl - 5 x mctn + mctn x (caochlaideachd strain)/100 + 0.5 x log[N50] .(air a chuir an gnìomh ann an dRep61).
Gus mion-sgrùdadh coimeasach a cheadachadh eadar diofar stòran dàta agus seòrsaichean genome (MAG, SAG agus REF), chaidh genomes 34,799 a dhì-cheadachadh stèidhichte air dearbh-aithne nucleotide cuibheasach genome (ANI) a’ cleachdadh dRep (v.2.5.4).Ath-aithris)61 le stairsnich 95% ANI28,62 (-comp 0 -con 1000 -sa 0.95 -nc 0.2) agus ginean comharran aon-lethbhreac a’ cleachdadh SpecI63 a’ toirt seachad cruinneachadh genome aig ìre gnè.Chaidh genoma riochdachail a thaghadh airson gach buidheann dRep a rèir an sgòr càileachd as àirde (Q’) a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd, a bhathas den bheachd gu robh e a’ riochdachadh a’ ghnè.
Gus an astar mapaidh a mheasadh, chaidh BWA (v.0.7.17-r1188, -a) a chleachdadh gus na 1038 seata de leughaidhean metagenomic gu lèir a mhapadh le genomes 34,799 a tha san OMD.Chaidh leughaidhean le smachd càileachd a mhapadh ann am modh aon-cheann agus chaidh na co-thaobhadh a thàinig às a sin a shìoladh gus dìreach co-thaobhadh ≥45 bp de dh’fhaid a chumail.agus dearbh-aithne ≥95%.Is e an co-mheas taisbeanaidh airson gach sampall an àireamh sa cheud de leughaidhean a tha air fhàgail às deidh sìoladh air a roinn leis an àireamh iomlan de leughaidhean smachd càileachd.A 'cleachdadh an aon dòigh-obrach, chaidh gach aon de na metagenomes 1038 a lùghdachadh gu 5 millean cuir a-steach (dàta leudaichte, Fig. 1c) agus air a mhaidseadh ri GORG SAG ann an OMD agus anns a h-uile GEM16.Chaidh an ìre de MAG a chaidh fhaighinn air ais bho uisge na mara ann an catalog GEM16 a dhearbhadh le ceistean prìomh fhacal bho stòran metagenomic, a’ taghadh sampallan uisge mara (me, an taca ri grùidean mara).Gu sònraichte, bidh sinn a’ taghadh “uisgeach” mar “ecosystem_category”, “marine” mar “ecosystem_type”, agus a’ sìoladh “àrainn” mar “cuan domhainn”, “mara”, “cuan mara”, “mara peiligeach”, “uisge mara”, “Cuain”, “Uisge na Mara”, “Uisge na Mara air uachdar”, “Uisge na Mara air uachdar”.Mar thoradh air an seo chaidh 5903 MAG (734 de chàileachd àrd) a sgaoileadh thairis air 1823 OTU (seallaidhean an seo).
Chaidh genomes prokaryotic a chomharrachadh le bhith a’ cleachdadh GTDB-Tk (v.1.0.2)64 le paramadairean bunaiteach ag amas air GTDB r89 dreach 13. Chaidh Anvi'o a chleachdadh gus genomes eukaryotic a chomharrachadh stèidhichte air ro-innse fearainn agus ath-ghairm ≥50% agus call dreuchd ≤ 10%.Tha nota tacsonomaigeach de ghnè air a mhìneachadh mar aon de na genomes riochdachail aige.Ach a-mhàin eukaryotes (148 MAG), chaidh gach genoma a chomharrachadh an toiseach le bhith a’ cleachdadh prokka (v.1.14.5)65, ag ainmeachadh ginean iomlan, a’ mìneachadh paramadairean “archaea” no “bacteria” mar a dh’ fheumar, a tha cuideachd air aithris airson neo-. còdachadh ghinean.agus roinnean CRISPR, am measg feartan genomic eile.Comharraich ginean ro-innse le bhith a’ comharrachadh ginean comharrachaidh aon-leth-bhreac uile-choitcheann (uscMG) a’ cleachdadh fetchMG (v.1.2)66, sònraich buidhnean ortholog agus ceist a’ cleachdadh emapper (v.2.0.1)67 stèidhichte air eggNOG (v.5.0)68.Stòr-dàta KEGG (foillsichte 10 Gearran, 2020) 69. Chaidh an ceum mu dheireadh a dhèanamh le bhith a’ maidseadh phròtainean ri stòr-dàta KEGG a’ cleachdadh DIAMOND (v.0.9.30)70 le ceist agus còmhdach cuspair de ≥70%.Chaidh toraidhean a shìoladh tuilleadh a rèir Pìob-loidhne Notation Genome Prokaryotic NCBI71 stèidhichte air bitrate ≥ 50% den ìre as àirde a bha dùil (ceangal fhèin).Chaidh sreathan gine a chleachdadh cuideachd mar chur-a-steach gus BGCn a chomharrachadh anns an genoma a’ cleachdadh antiSMASH (v.5.1.0)72 le paramadairean bunaiteach agus diofar spreadhaidhean brabhsair.Chaidh a h-uile genome agus nota a chuir ri chèile ann an OMD còmhla ri meata-dàta co-theacsail a tha ri fhaighinn air an lìon (https://microbiomics.io/ocean/).
Coltach ris na modhan a chaidh a mhìneachadh roimhe12,22 chleachd sinn CD-HIT (v.4.8.1) gus cruinneachadh> 56.6 millean ginean còdaidh pròtain bho genomes bacterial agus arc-eòlach bho OMD gu dearbh-aithne 95% agus ginean nas giorra (craoladh 90%)73 suas gu > 17.7 millean cruinneachaidhean gine.Chaidh an t-sreath as fhaide a thaghadh mar an gine riochdachail airson gach buidheann gine.Chaidh na metagenomes 1038 an uairsin a mhaidseadh ri> 17.7 millean ball brabhsair BWA (-a) agus chaidh na faidhlichean BAM a thàinig às a sin a shìoladh gus dìreach co-thaobhadh a chumail le dearbh-aithne ≥95% sa cheud agus co-thaobhadh bunait ≥45.Chaidh pailteas gine àbhaisteach fad a thomhas le bhith a’ cunntadh cuir a-steach bhon cho-thaobhadh sònraichte as fheàrr agus an uairsin, airson cuir a-steach le mapa fuzzy, a’ cur chunntasan bloigh ris na ginean targaid co-fhreagarrach a rèir an àireamh de chuir a-steach sònraichte.
Chaidh na genomes bhon OMD leudaichte (le MAGn a bharrachd bho “Ca. Eudormicrobiaceae”, faic gu h-ìosal) a chur ris an stòr-dàta inneal anailis metagenomic mOTUs74 (v.2.5.1) gus stòr-dàta iomraidh mOTU leudaichte a chruthachadh.Cha do mhair ach sia genomes aon-leth-bhreac (23,528 genomes) a-mach à deich uscMG.Mar thoradh air leudachadh an stòr-dàta thàinig 4,494 cruinneachaidhean a bharrachd aig ìre gnè.Chaidh metagenomes 1038 a sgrùdadh a’ cleachdadh paramadairean bunaiteach mOTU (v.2).Cha deach genomes 989 gu h-iomlan ann an cruinneachaidhean 644 mOTU (95% REF, 5% SAG agus 99.9% le MarDB) a lorg leis a’ phròifil mOTU.Tha seo a’ nochdadh grunn thùsan a bharrachd de aonaranachd mara de na genomes MarDB (tha a’ mhòr-chuid de na genomes neo-aithnichte co-cheangailte ri fàs-bheairtean iomallach bho ghrùidean, luchd-aoigheachd mara, msaa).Gus cumail oirnn ag amas air àrainneachd a’ chuain fhosgailte san sgrùdadh seo, chuir sinn a-mach iad bhon mhion-sgrùdadh sìos an abhainn mura deach an lorg no an toirt a-steach don stòr-dàta mOTU leudaichte a chaidh a chruthachadh san sgrùdadh seo.
Chaidh a h-uile BGC bho MAG, SAG agus REF ann an OMD (faic gu h-àrd) a chur còmhla ri BGCn air an comharrachadh anns a h-uile sgafaid metagenomic (antiSMASH v.5.0, paramadairean bunaiteach) agus air an comharrachadh le bhith a’ cleachdadh BiG-SLICE (v.1.1) (fearainn PFAM)75.Stèidhichte air na feartan sin, rinn sinn cunntas air a h-uile astar cosine eadar BGCn agus chuir sinn còmhla iad (ceanglaichean cuibheasach) a-steach do GCF agus GCC a’ cleachdadh stairsnich astair de 0.2 agus 0.8 fa leth.Tha na stairsnich sin mar atharrachadh air stairsnich a chaidh a chleachdadh roimhe seo a’ cleachdadh astar Euclidean75 còmhla ri astar cosine, a lughdaicheas cuid den mhearachd anns an ro-innleachd cnuasachaidh tùsail BiG-SLICE (Fiosrachadh Leasachail).
Chaidh BGCn an uairsin a shìoladh gus dìreach ≥5 kb a chòdachadh air sgafaill a chumail gus an cunnart bho bhriseadh a lughdachadh mar a chaidh a mhìneachadh roimhe16 agus gus MarDB REFs agus SAGn nach deach a lorg ann an 1038 metagenomes (faic gu h-àrd).Mar thoradh air an seo chaidh 39,055 BGC gu h-iomlan a chòdachadh leis an genoma OMD, le 14,106 a bharrachd air an comharrachadh air mìrean metagenomic (ie gun a bhith air an cur còmhla ann am MAGn).Chaidh na BGCn “metagenomic” seo a chleachdadh gus tuairmse a dhèanamh air a’ chuibhreann de chomas biosynthesis microbiome mara nach deach a ghlacadh san stòr-dàta (Fiosrachadh Leasachail).Bha gach BGC air a chomharrachadh gu gnìomh a rèir seòrsaichean toraidh ro-innseach a chaidh a mhìneachadh le roinnean toraidh an-aghaidh SMASH no nas garbh a tha air am mìneachadh ann am BiG-SCAPE76.Gus casg a chuir air claonadh samplaidh ann an tomhas (cumadh tacsonomaigeach agus gnìomh GCC / GCF, astar GCF agus GCC gu stòran-dàta iomraidh, agus pailteas metagenomic de GCF), le bhith a’ cumail dìreach am BGC as fhaide gach GCF airson gach gnè, chaidh 39,055 BGC a dhùblachadh tuilleadh, agus mar thoradh air sin bha 17,689 BGC gu h-iomlan.
Chaidh ùr-ghnàthachadh GCC agus GCF a mheasadh a rèir an astar eadar an stòr-dàta àireamhaichte (stòr-dàta RefSeq ann am BiG-FAM)29 agus an BGC a chaidh a dhearbhadh gu deuchainneach (MIBIG 2.0)30.Airson gach aon de na 17,689 BGC riochdachail, thagh sinn an t-astar cosine as lugha chun stòr-dàta fa-leth.Tha na h-astaran as ìsle sin an uairsin air an tomhas cuibheasach (meadhanach) a rèir GCF no GCC, mar a bhios iomchaidh.Thathas den bheachd gu bheil GCF ùr ma tha an t-astar chun stòr-dàta nas àirde na 0.2, a tha a rèir deagh sgaradh eadar an GCF (cuibheasach) agus an t-iomradh.Airson GCC, bidh sinn a’ taghadh 0.4, a tha dà uair na stairsnich a tha air a mhìneachadh le GCF, gus dàimh fad-ùine le ceanglaichean a ghlasadh.
Chaidh am pailteas metagenomic de BGC a mheas mar am pailteas cuibheasach de na ginean biosynthetic aige (mar a chaidh a dhearbhadh le anti-SMASH) a tha ri fhaighinn bho phròifil ìre gine.Chaidh am pailteas metagenomic de gach GCF no GCC an uairsin a thomhas mar shuim BGCan riochdachail (a-mach à 17,689).Chaidh na mapaichean pailteas sin a dhèanamh àbhaisteach às deidh sin airson co-dhèanamh cealla a’ cleachdadh a’ chunntais mOTU per-sampall, a bha cuideachd a’ toirt cunntas air oidhirpean sreathachaidh (dàta leudaichte, Fig. 1d).Chaidh tricead GCF no GCC a thomhas mar an àireamh sa cheud de shamhlaichean le pailteas> 0.
Chaidh an astar Euclidean eadar sampallan a thomhas bhon phròifil àbhaisteach GCF.Chaidh na h-astaran sin a lughdachadh ann am meud le bhith a’ cleachdadh UMAP77 agus chaidh na freumhachadh a thàinig às a sin a chleachdadh airson cruinneachadh stèidhichte air dùmhlachd gun stiùireadh a’ cleachdadh HDBSCAN78.Tha an àireamh as lugha de phuingean airson cruinneachadh (agus mar sin an àireamh de chlàran) a bhios HDBSCAN a’ cleachdadh air a dhearbhadh le bhith a’ meudachadh an coltachd tionalach de bhallrachd brabhsair.Chaidh na cruinneachaidhean comharraichte (agus fo-eisimpleir air thuaiream cothromach de na cruinneachaidhean sin gus cunntas a thoirt air claonadh ann an mion-sgrùdadh ioma-chaochlaideach ioma-chaochlaideach air caochlaidheachd (PERMANOVA)) a dhearbhadh airson cudromachd an aghaidh astaran Euclidean gun lughdachadh a’ cleachdadh PERMANOVA.Chaidh meud genome cuibheasach nan sampallan a thomhas a rèir am pailteas coimeasach de mOTU agus meud genome measta buill nan genomes.Gu sònraichte, chaidh meud genome cuibheasach gach mOTU a mheas mar chuibheasachd meudan genome nam ball air a cheartachadh airson iomlanachd (às deidh sìoladh) (mar eisimpleir, tha meud atharraichte de 75% aig genoma iomlan le fad 3 Mb de 4). Mb).airson genomes meadhanach le ionracas ≥70%.Chaidh am meud genome cuibheasach airson gach sampall an uairsin a thomhas mar an t-suim de mheudan genome mOTU air a chuideamachadh le pailteas coimeasach.
Tha seata sìoltachaidh de BGCn le còd genome anns an OMD air a shealltainn ann an craobhan GTDB bacterial agus arc-eòlach (ann am frèaman ≥5 kb, às aonais REF agus SAG MarDB nach deach a lorg ann am metagenomes 1038, faic gu h-àrd) agus na roinnean toraidh a tha dùil aca stèidhichte air an phylogenetic suidheachadh an genoma (faic gu h-àrd).Lùghdaich sinn an dàta a rèir gnè an toiseach, a’ cleachdadh an genoma leis a’ mhòr-chuid de BGCn anns a’ ghnè sin mar riochdachail.Airson fradharc, chaidh na riochdairean a roinn tuilleadh ann am buidhnean craoibhe, agus a-rithist, airson gach clade ceallaichte, chaidh an genoma anns a bheil an àireamh as motha de BGC a thaghadh mar riochdaire.Chaidh tuilleadh mion-sgrùdadh a dhèanamh air gnèithean le beairteas BGC (co-dhiù aon genoma le> 15 BGCn) le bhith a’ tomhas Clàr Iomadachd Shannon airson na seòrsaichean toraidh a chaidh a chòdachadh anns na BGCn sin.Ma tha a h-uile seòrsa toraidh a tha air a ro-innse mar an ceudna, thathas den bheachd gu bheil co-fhilleadh ceimigeach agus BGC iom-fhillte eile (mar a thathar a’ sùileachadh le anti-SMAH) a’ buntainn ris an aon sheòrsa toraidh, ge bith dè an òrdugh anns a’ bhuidheann (me pròtain-bacteriocin agus fusion bacteriocin-proteoprotein). corp).dà-chonnaidh).
DNA a tha air fhàgail (air a mheas mar 6 ng) bho shampall Malaspina MP1648, a rèir sampall bith-eòlasach SAMN05421555 agus air a mhaidseadh ri Illumina SRR3962772 seata leughaidh metagenomic airson leughadh goirid, air a phròiseasadh a rèir protocol seicheamh PacBio le cuir a-steach ultra-ìosal gus pasgan sampall SMRTbell gDNA a chleachdadh kit (100-980-000) agus pasgan ullachaidh teamplaid SMRTbell Express 2.0 (100-938-900).Ann an ùine ghoirid, chaidh an DNA a bha air fhàgail a ghearradh, a chàradh agus a ghlanadh (grìogagan ProNex) a’ cleachdadh Covaris (g-TUBE, 52104).Bidh DNA puraichte an uairsin fo ùmhlachd ullachadh leabharlainn, leudachadh, glanadh (grìogagan ProNex) agus taghadh meud (> 6 kb, Blue Pippin) mus tèid an ceum glanaidh deireannach (grìogagan ProNex) agus an t-sreath air an àrd-ùrlar Sequel II.
Ath-thogail den chiad dà ca.Airson MAG Eremiobacterota, chomharraich sinn sia ANIs a bharrachd > 99% (tha iad sin air an gabhail a-steach ann am Figear 3), a chaidh an sìoladh an toiseach stèidhichte air sgòran truailleadh (air an comharrachadh nas fhaide air adhart mar dhùblachadh gine, faic gu h-ìosal).Lorg sinn cuideachd treidhe leis an ainm “Ca”.Eremiobacterota” bho dhiofar sgrùdaidhean23 agus chleachd e iad còmhla ri ochd MAG bhon sgrùdadh againn mar iomradh airson leughaidhean metagenomic bho 633 sampallan beairteach eukaryotic (> 0.8 µm) a’ cleachdadh BWA (v.0.7.17) Ref -r1188, - bratach) airson ath-shamhlachadh mapadh (5 millean leughadh).Stèidhichte air mapaichean beairteachaidh sònraichte (air an sìoladh le dearbh-aithne co-thaobhadh 95% agus còmhdach leughaidh 80%), chaidh 10 metagenomes (craoladh ris a bheil dùil ≥5 ×) a thaghadh airson co-chruinneachadh agus metagenomes 49 a bharrachd (craoladh ris a bheil dùil ≥1 ×) airson co-dhàimh susbaint.A' cleachdadh na h-aon pharaimearan 's a tha gu h-àrd, chaidh na sampallan sin a cheangal agus chaidh 10 'Ca's a bharrachd a chur ris.Chaidh MAG Eremiobacterota ath-nuadhachadh.Bheir na 16 MAGn sin (gun a bhith a’ cunntadh na dhà a tha san stòr-dàta mu thràth) an àireamh iomlan de genomes anns an OMD leudaichte gu 34,815.Tha ìrean tacsonomaigeach air an toirt do MAGs stèidhichte air an coltas genomic agus an suidheachadh anns an GTDB.Chaidh 18 MAGn ath-aithris le bhith a’ cleachdadh dRep gu gnèithean 5 (ANI intraspecific> 99%) agus 3 genera (ANI intrageneric 85% gu 94%) san aon teaghlach79.Chaidh riochdairean gnè a thaghadh le làimh stèidhichte air ionracas, truailleadh, agus N50.Tha an t-ainmeachadh a thathar a’ moladh air a thoirt seachad anns an fhiosrachadh a bharrachd.
Dèan measadh air ionracas agus truailleadh 'Ca.MAG Eremiobacterota, rinn sinn measadh air làthaireachd uscMG, a bharrachd air seataichean gine comharrachaidh aon-leth-bhreac sònraichte agus raon-fearainn a chleachd CheckM agus Anvi'o.Chaidh comharrachadh dùblaidhean 2 a-mach à 40 uscMG a dhearbhadh le ath-chruthachadh phylogenetic (faic gu h-ìosal) gus truailleadh sam bith a sheachnadh (tha seo a’ freagairt ri 5% stèidhichte air na ginean comharrachaidh 40 sin).Sgrùdadh a bharrachd air còig riochdairean MAGn 'Ca.Chaidh an ìre ìosal de thruaillearan anns na genomes ath-chruthaichte sin a dhearbhadh airson gnèithean Eremiobacterota a’ cleachdadh an eadar-aghaidh eadar-ghnìomhach Anvi'o stèidhichte air pailteas agus co-dhàimhean sgrìobhaidh sreath (Fiosrachadh Leasachail)59.
Airson mion-sgrùdadh phylogenomic, thagh sinn còig riochdairean MAG “Ca”.Eudormicrobiaceae", a h-uile gnè "Ca.Tha an genoma Eremiobacterota agus buill de phyla eile (a’ gabhail a-steach UBP13, Armatimonadota, Patescibacteria, Dormibacterota, Chloroflexota, Cyanobacteria, Actinobacteria agus Planctomycetota) ri fhaighinn bho GTDB (r89)13.Chaidh na genomes sin uile a chomharrachadh mar a chaidh a mhìneachadh roimhe seo airson toirt a-mach gine comharraiche aon-leth agus nota BGC.Chaidh na genomes GTDB a ghleidheadh ​​​​a rèir nan slatan-tomhais ionracas agus truailleadh gu h-àrd.Chaidh mion-sgrùdadh phylogenetic a dhèanamh a’ cleachdadh sruth-obrach Anvi'o Phylogenetics59.Chaidh a’ chraobh a thogail a’ cleachdadh IQTREE (v.2.0.3) (roghainnean bunaiteach agus -bb 1000)80 air co-thaobhadh de 39 pròtanan ribosomal tandem air an comharrachadh le Anvi’o (MUSCLE, v.3.8.1551)81.Chaidh na dreuchdan aige a lughdachadh.gus co-dhiù 50% den genome82 a chòmhdach agus chaidh Planctomycecota a chleachdadh mar bhuidheann a-muigh stèidhichte air topology craoibhe GTDB.Chaidh aon chraobh de 40 uscMG a thogail a 'cleachdadh na h-aon innealan agus crìochan.
Chleachd sinn Traitar (v.1.1.2) le paramadairean bunaiteach (phenotype, bho nucleotides)83 gus ro-innse feartan microbial cumanta.Rinn sinn sgrùdadh air dòigh-beatha creachaidh a dh’ fhaodadh a bhith stèidhichte air clàr-amais creachaidh a chaidh a leasachadh roimhe84 a tha an urra ri susbaint gine còd pròtain anns an genoma.Gu sònraichte, bidh sinn a’ cleachdadh DIAMOND gus coimeas a dhèanamh eadar pròtanan anns an genoma an aghaidh stòr-dàta OrthoMCL (v.4)85 a’ cleachdadh nan roghainnean – nas mothachaile –id 25 –còmhdaich-cheist 70 –còmhdach-cuspair 70 –top 20 AGUS cunnt na ginean a fhreagras air na ginean comharrachaidh airson creachadairean agus neo-chreachadairean.Is e an clàr-amais an diofar eadar an àireamh de chomharran creachaidh agus neo-chreach.Mar smachd a bharrachd, rinn sinn mion-sgrùdadh cuideachd air an genoma “Ca”.Tha am bàillidh Entotheonella TSY118 stèidhichte air a cheangal ri Ca.Eudoremicrobium (meud genome mòr agus comas biosynthetic).An uairsin, rinn sinn deuchainn air ceanglaichean a dh’ fhaodadh a bhith ann eadar ginean comharran creachadair agus neo-chreachadair agus comas biosynthetic Ca.Eudormicrobiaceae” agus lorg e nach eil barrachd air aon ghine (bho sheòrsa sam bith de ghine comharrachaidh, ie gine creachadair/neo-chreachadair) a’ dol thairis air BGC, a’ moladh nach eil BGC a’ cur thairis comharran creachaidh.Chaidh nota genomic a bharrachd de mhac-samhail sgrìobte a dhèanamh a’ cleachdadh TXSSCAN (v.1.0.2) gus sgrùdadh sònraichte a dhèanamh air an t-siostam secretion, pili, agus flagella86.
Chaidh còig riochdairean 'Ca's a mhapadh le bhith a' mapadh 623 metatranscriptomes bho na bloighean beairteachaidh prokaryotic agus eucaryotic de chuantan na Tara22,40,87 (a 'cleachdadh BWA, v.0.7.17-r1188, -a bratach).Eudormicrobiaceae genome.Chaidh faidhlichean BAM a phròiseasadh le FeatureCounts (v.2.0.1)88 às deidh còmhdach leughaidh 80% agus sìoladh dearbh-aithne 95% (le feart roghainneanCounts -bun-sgoil -O -fraction -t CDS, tRNA -F GTF -g ID -p ) A’ cunntadh an an àireamh de chuir a-steach gach gine.Chaidh na mapaichean gineadh a dhèanamh àbhaisteach airson fad gine agus iomadachd gine comharraichte mOTU (cunntas cuir a-steach cuibheasach fad-àbhaisteach airson ginean le cunntas cuir a-steach> 0) agus chaidh an log atharrachadh gu 22.74 gus an abairt dàimheach fhaighinn gach cealla de gach ìre gine, a tha cuideachd a’ mìneachadh an caochlaideachd bho shampall chun t-sampall rè an t-sreath.Tha co-mheasan mar seo a’ ceadachadh mion-sgrùdadh coimeasach, a’ lughdachadh duilgheadasan sgrìobhaidh nuair a thathar a’ cleachdadh dàta pailteas coimeasach.Cha deach beachdachadh ach air sampaill le > 5 de na ginean comharrachaidh 10 mOTU airson tuilleadh sgrùdaidh gus leigeil le cuibhreann mòr gu leòr den genoma a bhith air a lorg.
Tha an ìomhaigh tar-sgrìobhaidh àbhaisteach de 'Ca.Bha E. taraoceanii fo smachd lughdachadh meudachd le bhith a’ cleachdadh UMAP agus chaidh an riochdachadh a thàinig às a sin a chleachdadh airson cruinneachadh gun stiùireadh a’ cleachdadh HDBSCAN (faic gu h-àrd) gus inbhe faireachdainn a dhearbhadh.Bidh PERMANOVA a’ dèanamh deuchainn air cho cudromach sa tha eadar-dhealachaidhean eadar cruinneachaidhean comharraichte anns an àite astar tùsail (gun lughdachadh).Chaidh deuchainn a dhèanamh air faireachdainn eadar-dhealaichte eadar na cumhaichean sin thairis air an genoma (faic gu h-àrd) agus chaidh slighean 201 KEGG a chomharrachadh ann am buidhnean gnìomh 6, is iad sin: BGC, siostam secretion agus ginean flagellar bho TXSSCAN, enzyman truaillidh (protease agus peptidases), agus creachadair agus neo-. gineachan creachaidh.comharran clàr-amais creachaidh.Airson gach sampall, rinn sinn cunntas air an abairt àbhaisteach àbhaisteach airson gach clas (thoir an aire gu bheil abairt BGC fhèin air a thomhas mar an abairt meadhanach de ghinean biosynthetic airson an BGC sin) agus air a dhearbhadh airson brìgh thar stàitean (deuchainn Kruskal-Wallis air atharrachadh airson FDR).
Chaidh ginean synthetach a cheannach bho GenScript agus chaidh primers PCR a cheannach bho Microsynth.Chaidh phusion polymerase bho Thermo Fisher Scientific a chleachdadh airson leudachadh DNA.Chaidh plasmids NucleoSpin, gel NucleoSpin agus pasgan glanaidh PCR bho Macherey-Nagel a chleachdadh airson glanadh DNA.Chaidh enzyman cuibhreachaidh agus ligase DNA T4 a cheannach bho New England Biolabs.Chaidh ceimigean a bharrachd air isopropyl-β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG) (Biosynth) agus 1,4-dithiothreitol (DTT, AppliChem) a cheannach bho Sigma-Aldrich agus an cleachdadh gun tuilleadh glanaidh.Chaidh na antibiotics chloramphenicol (Cm), spectinomycin dihydrochloride (Sm), ampicillin (Amp), gentamicin (Gt), agus carbenicillin (Cbn) a cheannach bho AppliChem.Chaidh co-phàirtean meadhanan Bacto Tryptone agus Bacto Yeast Extract a cheannach bho BD Biosciences.Chaidh Trypsin airson sreath a cheannach bho Promega.
Chaidh sreathan gine a thoirt a-mach à BGC 75.1 a bha dùil an-aghaidh SMASH.E. malaspinii (Fiosrachadh a bharrachd).
Chaidh na ginean embA (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_5), embM (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_4), agus embAM (a’ gabhail a-steach roinnean eadar-ghinealach) a chur ann an òrdugh as fheàrr airson p5R E5 (roinnean eadar-ghinealach) ann an òrdugh as fheàrr airson p5R E7 (sloinneadh p5R7 ann an co-chomharran leasaichte cuin.Chaidh an gine embA a chuir a-steach don chiad làrach clonaidh ioma-fhillte (MCS1) de pACYCDuet-1 (CmR) agus pCDFDuet-1 (SmR) le làraich glanaidh BamHI agus HindIII.Chaidh na ginean embM agus embMopt (codon-optimized) a chuir a-steach do MCS1 pCDFDuet-1 (SmR) le BamHI agus HindIII agus an cur san dàrna làrach clonadh ioma-pCDFDuet-1 (SmR) agus pRSFDuet-1 (KanR) (MCS2) le NdeI/ChoI.Chaidh cassette embAM a chuir a-steach do pCDFDuet1 (SmR) le làraich glanaidh BamHI agus HindIII.Chaidh an gine orf3/embI (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-scaffold_127-gene_3) a thogail le leudachadh thar-tharraingeach PCR a’ cleachdadh primers EmbI_OE_F_NdeI agus EmbI_OE_R_XhoI, air a chnàmh le NdeI/XhoI, agus air a cheangal a-steach do chuingeachadh pC-1mbES (127-gene_3) agus air a cheangal a-steach don aon chuingeachadh pC-1-enzym. leasachail bòrd).6).Chaidh cnàmhadh enzyme casg agus ligation a dhèanamh a rèir protocol an neach-dèanamh (New England Biolabs).