304 Дат басмас корыч эретеп ябыштырылган труба / трубка химик зомпонент, Глобаль диңгез микробиомының биосинтетик потенциалы.

Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Моннан тыш, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
Слайдка өч мәкалә күрсәтүче слайдерлар.Слайдлар аша хәрәкәт итү өчен арткы һәм киләсе төймәләрне кулланыгыз, яки һәр слайд аша хәрәкәт итү өчен ахырдагы слайд контроллер төймәләрен кулланыгыз.

Продукциянең җентекле тасвирламасы

304 Дат басмаган корыч эретеп ябыштырылган торба / торба
1. Спецификация: Датсыз корыч кәтүк трубасы / торбасы
2. Төре: эретеп ябыштырылган
3. Стандарт: ASTM A269, ASTM A249
4. Датсыз корыч кәтүк трубасы OD: 6 мм - 25,4ММ
5. Озынлыгы: 600-3500ММ яки клиент таләбе буенча.
6. Дивар калынлыгы: 0,2 мм - 2,0 мм.

7. Толерантлык: ОД: +/- 0.01 мм;Калынлыгы: +/- 0,01%.

8. Эчке тишекнең зурлыгы: 500ММ-1500ММ (клиент таләпләренә туры китереп көйләнергә мөмкин)

9. Көйлә биеклеге: 200ММ-400ММ (клиент таләпләренә туры китереп көйләнергә мөмкин)

10. faceир өсте: Якты яки ябык
11. Материал: 304, 304L, 316L, 321, 301, 201, 202, 409, 430, 410, 625, 825, 2205, 2507 һ.б.
12. Урлау: агач савытта тукылган капчыклар, агач паллет, агач вал, яки клиент таләбе буенча
13. Тест: химик компонент, уңыш көче, киеренкелек көче, каты үлчәү
14. Гарантия: өченче як (мәсәлән: SGS TV) тикшерү һ.б.
15. Кушымта: Декорация, җиһаз, нефть ташу, җылылык алмаштыргыч, тимер юл ясау, кәгазь ясау, автомобиль, азык эшкәртү, медицина һ.б.

Табигый микробиаль җәмгыятьләр филогенетик һәм метаболик яктан төрле.Организмнарның аңлашылмаган төркемнәренә өстәп, бу төрлелек шулай ук ​​экологик һәм биотехнологик әһәмиятле ферментлар һәм биохимик кушылмалар табу өчен бай потенциалга ия2,3.Ләкин, мондый кушылмаларны синтезлаучы һәм аларны тиешле хуҗаларына бәйләгән геномик юлларны ачыклау өчен, бу төрлелекне өйрәнү авыр булып кала.Ачык океанда микроорганизмнарның биосинтетик потенциалы бөтен геном резолюциясе мәгълүматларын глобаль масштабта анализлау чикләүләре аркасында билгеле түгел.Монда без океандагы биосинтетик ген кластерларының төрлелеген һәм төрлелеген өйрәнәбез, культуралы күзәнәкләрдән һәм бер күзәнәкләрдән якынча 10,000 микробиаль геномны берләштереп, 1000 дән артык диңгез сулары үрнәкләреннән 25 000 нән артык яңа реконструкцияләнгән геномнар белән.Бу тырышлыклар якынча 40,000 путатив, нигездә, яңа биосинтетик ген кластерларын ачыкладылар, аларның кайберләре элек көтелмәгән филогенетик төркемнәрдә табылды.Бу популяцияләрдә без биосинтетик ген кластерларында баетылган нәселне ачыкладык ("Candidatus Eudormicrobiaceae"), ул культурасыз бактерия филумына керә һәм бу мохиттә биосинтетик төрле микроорганизмнарны үз эченә ала.Шулар арасыннан без фосфатаз-пептид һәм питонамид юлларын характерладык, гадәти булмаган биоактив кушылма структурасы һәм энзимология очракларын ачыкладык.Ахырда, бу тикшеренү микробиомага нигезләнгән стратегияләрнең микробиотада һәм әйләнә-тирәдә алдан язылмаган ферментларны һәм табигый ризыкларны барлау мөмкинлеген күрсәтә.
Микроблар глобаль биогеохимик цикллар йөртә, азык челтәрен саклый, үсемлекләрне һәм хайваннарны сәламәт саклый5.Аларның гаять зур филогенетик, метаболик һәм функциональ төрлелеге яңа такса1, ферментлар һәм биохимик кушылмалар, шул исәптән табигый продуктлар табу өчен бай потенциалны күрсәтә6.Экологик җәмгыятьләрдә бу молекулалар микроорганизмнарны төрле физиологик һәм экологик функцияләр белән тәэмин итәләр, аралашудан алып 2, 7 конкурсына кадәр.Оригиналь функцияләренә өстәп, бу табигый продуктлар һәм аларның генетик кодланган җитештерү юллары биотехнологик һәм терапевтик кулланмалар өчен мисаллар китерә2,3.Мондый юлларны һәм бәйләнешләрне ачыклау культуралы микробларны өйрәнү ярдәмендә җиңеләйде.Ләкин, табигый мохитнең таксономик тикшеренүләре күрсәткәнчә, микроорганизмнарның күпчелеге эшкәртелмәгән8.Бу культуралы тискәре күренеш күп микроблар белән кодланган функциональ төрлелекне куллану сәләтебезне чикли.
Бу чикләүләрне җиңәр өчен, соңгы ун ел эчендә технологик казанышлар тикшерүчеләргә турыдан-туры (ягъни, культурасыз) микробиаль ДНК фрагментларын бөтен җәмгыятьләрдән (метагеномика) яки бер күзәнәкләрдән эзләргә мөмкинлек бирде.Бу фрагментларны зуррак геном фрагментларына җыю һәм күп метагеномик рәвештә җыелган геномнарны (MAG) яки бер көчәйтелгән геномнарны (SAG) реконструкцияләү сәләте, микробиомны (ягъни микробиом җәмгыятьләрен һәм микробиомны) таксентрик өйрәнү өчен мөһим мөмкинлек ача.яңа юллар салыгыз.билгеле бер мохиттә үз генетик материалы) 10,11,12.Чыннан да, соңгы тикшеренүләр Earthирдә микробиаль төрлелекнең филогенетик чагылышын киңәйттеләр һәм аерым микробиаль җәмгыятьләрдә функциональ төрлелекнең күп өлешен ачтылар, моңа кадәр культуралы микроорганизм сылтамалары геном эзлеклелеге (REFs) 14.Ачыкланмаган функциональ күптөрлелекне хуҗа геном контекстында урнаштыру сәләте (ягъни, геном резолюциясе), яңа табигый продуктларны кодлый торган характерсыз микробиаль сызыкларны фаразлау өчен, яисә мондый кушылмаларны үзләренең җитештерүчеләренә эзләү өчен бик мөһим.Мәсәлән, берләштерелгән метагеномик һәм бер күзәнәкле геномик анализ алымы Кандидат Энтотеонелла, метаболик яктан бай губка белән бәйле бактерияләр төркеме, төрле наркомания җитештерүчеләре буларак ачыклануга китерде.Ләкин, күптән түгел төрле микробиаль җәмгыятьләрне геномик тикшерү омтылышларына карамастан, 16,19 Earthирнең иң зур экосистема океаны өчен глобаль метагеномик мәгълүматларның өчтән икесеннән артыгы 16,20 әле дә юкка чыга.Шулай итеп, гомумән алганда, диңгез микробиомының биосинтетик потенциалы һәм аның энзиматик һәм табигый продуктлар саклаучы потенциалы күпчелек дәрәҗәдә аңлашылмый кала.
Глобаль масштабта диңгез микробиомнарының биосинтетик потенциалын өйрәнү өчен, без филогенетика һәм ген функциясенең киң базасын булдыру өчен культурага бәйле һәм культурасыз ысуллар ярдәмендә алынган диңгез микробиом геномнарын тупладык.Бу мәгълүмат базасын тикшерү төрле биосинтетик ген кластерларын (BGCs) ачыклады, аларның күбесе әле характеризацияләнмәгән ген кластеры (GCF) гаиләләренә керә.Моннан тыш, без ачык океанда BGCларның иң күптөрлелеген күрсәтүче билгесез бактерия гаиләсен ачыкладык.Эксперименталь тикшерү өчен хәзерге вакытта билгеле булган юллардан генетик аермаларга нигезләнеп, ике рибосомаль синтез һәм тәрҗемәдән соң үзгәртелгән пептид (RiPP) юлларын сайладык.Бу юлларның функциональ характеристикасы энзимологиянең көтелмәгән мисалларын, шулай ук ​​протеаз ингибитор активлыгы белән структур булмаган гадәти булмаган кушылмаларны ачты.
Башта без аның бактерия һәм археаль компонентларына игътибар итеп, геном анализы өчен глобаль мәгълүмат ресурсы булдырырга омтылдык.Бу максаттан без метагеномик мәгълүматлар һәм 1038 диңгез суы үрнәкләрен тупладык, 215 глобаль таратылган сайлау мәйданнарыннан (киңлек диапазоны = 141,6 °) һәм берничә тирән катлам (тирәнлектә 1 - 5600 м, пелагик, месопелагик һәм абыстай зоналарны үз эченә алган).Фон21,22,23 (1а рәсем, киңәйтелгән мәгълүматлар, 1а рәсем һәм өстәмә таблица 1).Бу киң географик яктырту белән беррәттән, сайлап алынган фильтрланган үрнәкләр безгә диңгез микробиомының төрле компонентларын чагыштырырга мөмкинлек бирде, шул исәптән вируска бай (<0,2 мм), прокариотикларга бай (0,2-3 мм), кисәкчәләргә бай (0,8 мм) ).–20 мм) һәм вирус беткән (> 0,2 мм) колонияләр.
а, барлыгы 1038 ачык булган геномнар (метагеномика) диңгез микробиаль җәмгыятьләренең 215 глобаль таралган урыннардан җыелган (62 ° S - 79 ° N һәм 179 ° W - 179 ° E.).Карта плиткалары © Esri.Чыганаклар: GEBCO, NOAA, CHS, OSU, UNH, CSUMB, National Geographic, DeLorme, NAVTEQ, һәм Esri.б, бу метагеномнар MAG'ларны (методлар һәм өстәмә мәгълүмат) реконструкцияләү өчен кулланылды, алар мәгълүматлар базасында сан һәм сыйфат (методлар) белән аерылып торалар (төс белән билгеләнгән).Реконструкцияләнгән MAGлар ачык булган (тышкы) геномнар белән тулыландырылды, шул исәптән кулдан эшләнгән MAG26, SAG27 һәм REF.27 ОМД туплагыз.в, SAG (GORG) 20 яки MAG (GEM) 16 нигезендәге алдагы докладлар белән чагыштырганда, OMD диңгез микробиаль җәмгыятьләренең геномик характеристикасын яхшырта (метагеномик уку картасы тизлеге; метод) тирәнлектә эзлекле чагылдыру белән ике-өч тапкыр һәм киңлек..<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 төрләр кластерлары дәрәҗәсенә төркемләнү (95% нуклеотид үзенчәлеге) якынча 8300 төр, аларның яртысыннан күбрәге элек GTDB (89 нчы версия) кулланып таксономик аннотацияләр буенча характерланмаган, төрләрне геном төре буенча классификацияләү MAG, SAG һәм REFларның филогенетик төрлелеген чагылдыруда бер-берсен тулыландыруларын күрсәтте. диңгез микробиомы.Аерым алганда, төрләрнең 55%, 26% һәм 11% тиешенчә MAG, SAG һәм REF өчен хас иде.BATS, Бермуд Атлантик Вакыт Сериясе;GEM ,'sир микробиомы геномнары;ГОРГ, глобаль океанга сылтама геномы;HOT, Гавай океаны вакыт сериясе.
Бу мәгълүматлар базасын кулланып, без барлыгы 26293 MAG реконструкцияләдек, күбесенчә бактерия һәм археаль (1б рәсем һәм киңәйтелгән мәгълүматлар, рәсем 1б).Без бу MAG-ларны җыелган метагеномик үрнәкләрдән түгел, ә аерым урыннардан яки вакыт пунктлары (методлар) арасында табигый эзлеклелек үзгәрүенең таркалуы өчен булдырдык.Моннан тыш, без геномик фрагментларны күп санлы үрнәкләр буенча таралу корреляцияләренә нигезләнеп төркемләдек (сораштыруга карап 58 - 610 үрнәк; метод).Без моның күп вакыт таләп итә торган, ләкин мөһим адым 24 булуын ачыкладык, ул берничә зур масштаблы MAG16, 19, 25 реконструкция эшендә калдырылды һәм аларның күләмен (уртача 2,7 тапкыр) һәм сыйфатын (уртача 20%) яхшырта. геном.монда өйрәнелгән диңгез метагеномыннан реконструкцияләнгән (киңәйтелгән мәгълүматлар, рәсем 2а һәм өстәмә мәгълүмат).Гомумән алганда, бу тырышлыклар бүгенге көндә булган иң киң MAG ресурсы белән чагыштырганда диңгез микробиаль MAG-ларының 4,5 тапкыр артуына китерде (югары сыйфатлы MAG-лар гына каралса 6 тапкыр).Бу яңа төзелгән MAG җыелмасы 830 кул белән сайланган MAG26s, 5969 SAG27s һәм 1707 REF белән берләштерелде.Диңгез бактерияләренең һәм археаның егерме җиде төре 34,799 геномның комбинатор коллекциясен тәшкил итте (1б рәсем).
Аннары без яңа төзелгән ресурсны диңгез микробиаль җәмгыятьләрен чагылдыру сәләтен яхшырту һәм төрле геном төрләрен интеграцияләү йогынтысын бәяләү өчен бәяләдек.Уртача алганда, без диңгез метагеномик мәгълүматларының якынча 40-60% үз эченә алганын ачыкладык (рәсем 1с), тирәнлектә дә, киңлектә дә MAG-ның элекке докладларын яктырту ике-өч тапкыр күбрәк Серия 16 яки SAG20.Моннан тыш, тупланган коллекцияләрдә таксономик төрлелекне системалы рәвештә үлчәү өчен, без барлык геномнарны Геном Таксономия Мәгълүматлар базасы (GTDB) кораллар җыелмасы (методлар) ярдәмендә аңлаттык һәм уртача геном киңлегендәге нуклеотид үзенчәлеген 95% кулландык.28 8304 төр кластерын (төр) ачыклау.Бу төрләрнең өчтән икесе (яңа клэдларны да кертеп) моңа кадәр GTDBда күренмәгән, шуларның 2790ы бу тикшеренүдә реконструкцияләнгән MAG ярдәмендә табылган (1-нче рәсем).Моннан тыш, без төрле геномнарның бер-берсен тулыландыруларын ачыкладык: 55%, 26%, һәм 11% төрләр тулысынча MAG, SAG һәм REF тәшкил итә (1-нче рәсем).Моннан тыш, MAG су баганасында табылган 49 төрнең барысын да каплады, SAG һәм REF аларның 18 һәм 11ен генә күрсәттеләр.Ләкин, SAG иң киң таралган клэдларның күптөрлелеген яхшырак күрсәтә (киңәйтелгән мәгълүматлар, рәсем 3а), мәсәлән Пелагик Бактерияләр (SAR11), SAG 1300 төрне һәм MAG 390 төрне генә үз эченә ала.Шунысы игътибарга лаек, REFлар төрләр дәрәҗәсендә MAGs яки SAGлар белән бик сирәк капланганнар һәм монда өйрәнелгән ачык океан метагеномик комплектларында табылмаган якынча 1000 геномның 95% тәшкил итә, нигездә, башка төр диңгез үрнәкләре белән үзара бәйләнеш аркасында (мәсәлән, чокырлар). .яки алып баручы).Аны фәнни җәмгыять өчен киң куллану өчен, бу диңгез геномы ресурсы, ул шулай ук ​​классификацияләнмәгән фрагментларны үз эченә ала (мәсәлән, фаразланган этаплардан, геном утрауларыннан, һәм MAG реконструкцияләү өчен мәгълүматлар җитмәгән геном фрагментларыннан), таксономик мәгълүматлар белән чагыштырып була. .Ген функциясе һәм океан микробиология базасында контекст параметрлары белән аннотацияләргә керү (OMD; https://microbiomics.io/ocean/).
Аннары без ачык океан микробиомнарындагы биосинтетик потенциалның байлыгын һәм яңалыгын өйрәнергә юл тоттык.Бу максаттан без иң элек 1038 диңгез метагеномасында (методларда) табылган барлык MAG, SAG, һәм REF өчен антиСМАШ кулландык, барлыгы 39 055 BGC фаразлау.Аннары без аларны 6907 артык кирәк булмаган GCF һәм 151 ген кластер популяциясенә бүлдек (GCCs; өстәмә таблица һәм ысуллар), артык артыклыкны исәпкә алу өчен (ягъни бер үк BGC берничә геномда кодланырга мөмкин) һәм метагеномик мәгълүматлар Концентрацияләнгән BGCларның фрагментациясе.Тәмамланмаган BGCлар, әгәр дә булса (өстәмә мәгълүмат), GCF һәм GCC саны, тиешенчә, 44% һәм 86% очракта ким дигәндә бер BGC әгъзасын үз эченә алган.
GCC дәрәҗәсендә без фаразланган RiPP һәм башка табигый продуктларның күптөрлелеген таптык (2а рәсем).Алар арасында, мәсәлән, арилполиеннар, каротеноидлар, эктоиннар һәм сидерофорлар киң филогенетик таралышлы һәм океан метагеномаларында күп булган GCCларга керәләр, бу микроорганизмнарның диңгез мохитенә киң адаптациясен күрсәтә ала, реактив кислород төрләренә каршы торуны, оксидиатив һәм осмотик стресс..яки тимер үзләштерү (күбрәк мәгълүмат).Бу функциональ төрлелек NCBI RefSeq мәгълүмат базасында (BiG-FAM / RefSeq, алга таба RefSeq дип аталган) сакланган якынча 190,000 геном арасында якынча 1,2 миллион BGC анализы белән капма-каршы, бу синритаз булмаган пептидлар (NRPS) һәм поликетид синтазын күрсәтте. (PKS) BGCs (өстәмә мәгълүмат).Без шулай ук ​​44 (29%) GCC-ны теләсә нинди RefSeq BGC (\ (\ bar {d} \) RefSeq> 0.4; рәсем 2а һәм ысуллар) һәм 53 (35%) GCC-ны таптык, потенциалны күрсәтеп. OMDда элек язылмаган химик матдәләрне табу.Бу GCCларның һәрберсенең, мөгаен, бик күп төрле биосинтетик функцияләрне чагылдырганын исәпкә алып, без GCF дәрәҗәсендәге мәгълүматларны анализладык, охшаш табигый продуктлар коды өчен фаразланган BGC төркемнәрен тулырак төркемләү өчен.Барлыгы 3861 (56%) ачыкланган GCFлар RefSeq белән бер-берсенә охшамаган, һәм> 97% GCFлар MIBiGда булмаган, эксперименталь расланган BGCларның иң зур мәгълүмат базаларының берсе (2б рәсем).Белешмә геном белән яхшы күрсәтелмәгән көйләүләрдә бик күп потенциаль роман юлларын табу гаҗәп түгел, безнең бәяләү BGC'ларны GCF'ларга күчерү ысулы алдагы докладлардан аерылып тора һәм яңалыкка бертигез бәя бирергә мөмкинлек бирә.Күпчелек яңа төрлелек (3012 GCF яки 78%) фаразланган терпеннарга, RiPP яки башка табигый продуктларга туры килә, һәм күбесе (1815 GCF яки 47%) биосинтетик потенциалы аркасында билгесез төрләрдә кодланган.PKS һәм NRPS кластерларыннан аермалы буларак, бу компакт BGCлар метагеномик җыю вакытында фрагментлашу ихтималы аз һәм үз продуктларына күп вакыт һәм ресурс таләп итә торган функциональ характеристика бирә.
Барлыгы 39 055 BGC 6,907 GCF һәм 151 GCC төркемнәргә бүленде.а, мәгълүматны күрсәтү (эчке тышкы).GCC нигезендә BGC дистанцияләренең иерархик кластеры, аларның 53е MAG белән генә билгеләнгән.GCC төрле таксалардан (төрле трансформацияләнгән капка ешлыгы) һәм төрле BGC классларыннан BGCларны үз эченә ала (түгәрәк зурлыгы аның ешлыгына туры килә).Eachәрбер GCC өчен тышкы катлам BGC санын, таралышын (үрнәкләр процентын), һәм BiG-FAM-дан BGC-га кадәр булган ераклыкны (минималь BGC косин дистанциясе (мин (dMIBiG))) күрсәтә.Эксперименталь тикшерелгән BGC (MIBiG) белән тыгыз бәйләнгән BGC белән GCCлар уклар белән аерылып торалар.b GCF-ны фаразланган (BiG-FAM) һәм эксперименталь рәвештә расланган (MIBiG) BGCs белән чагыштырганда, 3861 яңа (d–> 0.2) GCF табылды.RiPP, терпен һәм башка табигый продуктлар өчен бу кодның күпчелеге (78%).в, ОМДдагы барлык геномнар, 1038 диңгез метагеномаларында табылган, ОМДның филогенетик яктыртуын күрсәтү өчен GTDB төп агачка урнаштырылган.ОМДта бернинди геномсыз клэдлар соры төстә күрсәтелә.BGC саны билгеле бер клэдта бер геномга фаразланган BGCларның иң күп санына туры килә.Ачыклык өчен, төеннәрнең соңгы 15% җимерелә.Уклар BGC (> 15 BGC) бай клэдларны күрсәтәләр, Микобактерия, Гордония (Родококклардан кала икенче) һәм Крокосфера (Синекококклардан соң икенче урында).г, билгесез в.Эремиобактерота иң югары биосинтетик төрлелекне күрсәтте (Шеннон индексы табигый продукт төренә нигезләнеп).Eachәр төркем төрдәге иң BGC белән геномны күрсәтә.T1PKS, PKS I тибы, T2 / 3PKS, PKS II һәм III тип.
Байлыкка һәм яңалыкка өстәп, без диңгез микробиомының биосинтетик потенциалының биогеографик төзелешен өйрәнәбез.Samрнәкләрне уртача метагеномик GCF копия санын бүлү (методлар) күрсәткәнчә, аз киңлектә, өслектә, прокариотикларга бай һәм вируссыз җәмгыятьләр, күбесенчә өстән яки тирән кояшлы сулардан, RiPP һәм BGC терпеннарына бай булганнар.Киресенчә, поляр, тирән диңгез, вирус һәм кисәкчәләргә бай җәмгыятьләр NRPS һәм PKS BGC муллыгы белән бәйләнгән (киңәйтелгән мәгълүматлар, 4 нче рәсем һәм өстәмә мәгълүмат).Ниһаять, без яхшы өйрәнелгән тропик һәм пелагик җәмгыятьләрнең яңа терпеннарның иң перспектив чыганаклары булуын ачыкладык (киңәйтелгән мәгълүматлар рәсеме).PKS, RiPP һәм башка табигый продуктлар өчен иң югары потенциал (киңәйтелгән мәгълүматлар белән рәсем 5а).
Диңгез микробиомнарының биосинтетик потенциалын өйрәнүне тулыландыру өчен, без аларның филогенетик бүленешен картага китерергә һәм BGC белән баетылган яңа клэдларны ачыкларга омтылдык.Бу максаттан без диңгез микробларының геномнарын нормальләштерелгән GTDB13 бактерия һәм археаль филогенетик агачка урнаштырдык һәм алар кодлаган потив биосинтетик юлларны капладык (2с рәсем).Без биосинтетик потенциалы белән билгеле булган диңгез сулары үрнәкләрендә (BGC белән баетылган берничә клэдны) җиңел таптык, мәсәлән, цианобактерия (Синекококк) һәм Tistrella32,33 кебек Протеус бактерияләре, яки күптән түгел аларның игътибарын җәлеп иттеләр. табигый продуктлар.Миксококкота (Sandaracinaceae), Родококк һәм Планктомицетота кебек 34,35,36.Кызык, без бу клэдларда элек өйрәнелмәгән берничә нәсел таптык.Мәсәлән, Планктомицетота һәм Миксококкота филасында иң биосинтетик потенциалы булган бу төрләр, билгеле булмаган кандидат заказларына һәм төрләренә карыйлар (Өстәмә таблица 3).Бергә тупланганнан соң, бу OMD элек билгеле булмаган филогенетик мәгълүматка, шул исәптән микроорганизмнарга, фермент һәм табигый продукт ачу өчен яңа максатларны күрсәтә ала.
Алга таба, без BGC белән баетылган клэдны аның әгъзалары кодлаган максималь санны санап кына калмыйча, төрле табигый кандидат продуктларының ешлыгын аңлатучы бу BGCларның төрлелеген бәяләп та характерладык (2с рәсем һәм ысуллар). )..Бу тикшеренүдә иң биосинтетик төрле төрләрнең махсус инженер бактерияләре белән күрсәтелүен ачыкладык.Бу бактерияләр эшкәртелмәгән филум Candidatus Eremiobacterotaныкы, ул берничә геном тикшеренүләреннән кала күбесенчә өйрәнелмәгән булып кала37,38.Шунысы игътибарга лаек: “ca.Эремиобактерота нәселе җир өстендә генә анализланган һәм BGC белән баетылган әгъзаларны кертүе билгеле түгел.Монда без бер үк төрдәге сигез MAG реконструкцияләдек (нуклеотид үзенчәлеге> 99%) 23. Шуңа күрә без "Candidatus Eudoremicrobium malaspinii" исемен тәкъдим итәбез, грек мифологиясендә һәм экспедицияләрендә нерейд (диңгез нимфы) исеме белән аталган.'Ка.Филогенетик аннотация 13 буенча, Э. маласпинииның эзлеклелек дәрәҗәсеннән түбән билгеле туганнары юк, шуңа күрә без тәкъдим иткән яңа бактерия гаиләсенә керәбез.E. malaspinii ”төре һәм“ Ca.Eudormicrobiaceae ”рәсми исем буларак (өстәмә мәгълүмат).Кыска метагеномик реконструкция.Э. маласпинии геном проекты бик аз кертү, озак укылган метагеномик эзлеклелек һәм бер үрнәкне (методлар) максатчан җыю белән расланган, бер 9,63 Мб сызыклы хромосома 75 кб кабатлау белән.бердәнбер аңлашылмаучылык.
Бу төрнең филогенетик контекстын ачыклау өчен, без Тара океаны экспедициясеннән максатчан геном реконструкциясе ярдәмендә өстәмә эукариотик баетылган метагеномик үрнәкләрдә 40 тыгыз бәйләнешле төр эзләдек.Кыскасы, без метагеномик укуларны “Ca.” белән бәйле геномик фрагментлар белән бәйләдек.Э.Нәтиҗәдә, без 10 MAG таптык, яңа билгеләнгән гаилә эчендә өч төрдә биш төрне күрсәтүче 19 MAG комбинациясе (ягъни "Eudormicrobiaceae").Кул белән тикшерү һәм сыйфат белән идарә итүдән соң (киңәйтелгән мәгълүматлар, рәсем 6 һәм өстәмә мәгълүмат), без “Ca.Eudormicrobiaceae төрләре башка "Ca" әгъзаларына караганда зуррак геномнарны (8 Мб) һәм бай биосинтетик потенциалны (бер төргә 14 - 22 BGC) тәкъдим итәләр.Эремиобактерота (7 BGC кадәр) (3а - с).
а, биш 'Ca'ның филогенетик позицияләре.Eudormicrobiaceae төрләре BGC байлыгын күрсәттеләр, бу тикшерүдә күрсәтелгән диңгез сызыкларына.Филогенетик агач барлык 'Ca' ны үз эченә ала.MAG Eremiobacterota һәм GTDB (89 версия) белән тәэмин ителгән бүтән фила әгъзалары (кашаннардагы геном саннары) эволюцион фон өчен кулланылды (Методлар).Тышкы катламнар гаилә дәрәҗәсендә классификацияләрне күрсәтәләр ("Ca. Eudormicrobiaceae" һәм "Caenobiaceae") һәм класс дәрәҗәсендә ("Эремиобактерия").Бу тикшеренүдә сурәтләнгән биш төр хәреф саннары һәм тәкъдим ителгән биномиаль исемнәр белән күрсәтелә (Өстәмә мәгълүмат).б, ярар.Eudormicrobiaceae төрләре җиде уртак BGC ядрәсен бүлешәләр.A2 клэдында BGC булмау MAG вәкиленең тулы булмаганлыгы белән бәйле (өстәмә таблица 3).BGCлар “Ca.Амфитомикробиум ”һәм“ К.Амфитомикробиум ”(А һәм В класслары) күрсәтелми.в, Барлык BGCлар “Ca.Eudoremicrobium taraoceanii Тара океаннарыннан алынган 623 метатранскриптта чагылыш тапкан.Каты түгәрәкләр актив транскрипцияне күрсәтәләр.Алсу түгәрәкләр лог2-трансформацияләнгән катлаулы үзгәрешләрне, хуҗалык итү ген экспрессия тизлеген (ысулларын) белдерәләр.г, чагыштырмача муллык кәкреләре (ысуллары) 'Ca'ны күрсәтәләр.Eudormicrobiaceae төрләре океанның күпчелек бассейннарында һәм бөтен су баганасында киң таралган (өслектән ким дигәндә 4000 м тирәнлектә).Бу сметаларга нигезләнеп, без Ca.Э. маласпинии тирән диңгез пелагик ашлык белән бәйле җәмгыятьләрдә прокариотик күзәнәкләрнең 6% кадәр тәшкил итә.Әгәр дә без бирелгән тирәнлек зурлыгының теләсә нинди өлешендә табылса, без анда булырга тиеш дип санадык.IO - Indianинд океаны, NAO - Төньяк Атлантика, NPO - Төньяк Тын океан, RS - Кызыл диңгез, SAO - Көньяк Атлантика, SO - Көньяк Океан, SPO - Көньяк Тын океан.
Ca муллыгын һәм бүленешен өйрәнү.Eudormicrobiaceae, без тапканча, күпчелек океан бассейннарында, шулай ук ​​бөтен су баганасында өстенлек итә (3 нче рәсем).Районда алар диңгез микробиаль җәмгыятенең 6% тәшкил итә, аларны глобаль диңгез микробиомының мөһим өлеше итә.Моннан тыш, без Ca-ның чагыштырма эчтәлеген таптык.Eudormicrobiaceae төрләре һәм аларның BGC экспрессия дәрәҗәсе эукариотик баетылган фракциядә иң югары булган (3с рәсем һәм киңәйтелгән мәгълүматлар, 7 нче рәсем), бу планктонны да кертеп, кисәкчәләр матдәләре белән үзара бәйләнешне күрсәтә.Бу күзәтү 'Ca' белән охшаш.Билгеле юллар аша цитотоксик табигый продуктлар җитештерүче Eudoremicrobium BGCs, Myxococcus41 кебек метаболитлар җитештерүче башка ерткычларга охшаган, ерткыч тәртипне күрсәтә ала (өстәмә мәгълүмат һәм киңәйтелгән мәгълүмат, рәсем 8).Ca ачылышы.Продариотик үрнәкләр түгел, ә аз булган (тирән океан) яки эукариотик Eudormicrobiaceae ни өчен бу бактерияләрнең һәм аларның көтелмәгән BGC төрлелеге табигый азык тикшеренүләре контекстында аңлашылмаган булып кала ала.
Ахырда, без яңа юлларны, ферментларны һәм табигый продуктларны табуда микробиомга нигезләнгән эшебезнең вәгъдәсен эксперименталь рәвештә расларга тырыштык.BGCларның төрле класслары арасында RiPP юлы химик һәм функциональ төрлелекне кодлый, билгеле, төп пептидның җитлеккән ферментлар тәрҗемә итүдән соң үзгәртелүе аркасында.Шуңа күрә без ике 'Ca'ны сайладык.Eudoremicrobium 'RiPP BGCs (рәсемнәр 3b һәм 4a-e) билгеле BGC (\ (\ bar {d} \) MIBiG һәм \ (\ bar {d} \) RefSeq белән 0,2 өстендә).
a - c, витро гетерологик экспрессия һәм романның витро энзиматик анализлары (\ (\ bar {d} \) RefSeq = 0.29) RiPP биосинтезы кластеры тирән диңгез Ca төрләренә хас.E. malaspinii 'дифосфориатланган продуктлар җитештерүгә китерде.в, югары резолюцияле (HR) MS / MS (химик структурада b һәм y ионнары белән күрсәтелгән фрагмент) һәм NMR (киңәйтелгән мәгълүматлар, рәсем 9) ярдәмендә ачыкланган модификацияләр.г, бу фосфориатланган пептид имезүчеләрнең нейтрофил эластазының аз микромоляр ингибиясен күрсәтә, бу контроль пептидта һәм дегидратлаучы пептидта (химик чыгару индуктив дегидрация).Тикшеренү шундый ук нәтиҗәләр белән өч тапкыр кабатланды.Мәсәлән, икенче романның гетерологик чагылышы \ (\ bar {d} \) RefSeq = 0.33) протеин биосинтезы кластеры 46 аминокислота үзәгенең пептидын үзгәртә торган дүрт җитлеккән фермент функциясен ачыклый.Калдыклар HR-MS / MS белән алдан әйтелгән модификация сайты, изотоп маркировкасы һәм NMR анализы буенча буялган (өстәмә мәгълүмат).Чистартылган төс модификациянең ике калдыкның икесендә дә булачагын күрсәтә.Рәсем - бер үк үзәктә барлык җитлеккән ферментларның активлыгын күрсәтү өчен күп санлы гетерологик конструкцияләр җыелмасы.h, N-метиляция арка сөяге өчен NMR мәгълүматлары иллюстрациясе.Тулы нәтиҗәләр инҗирдә күрсәтелгән.10 киңәйтелгән мәгълүмат белән.i, MIBiG 2.0 мәгълүмат базасында табылган барлык FkbM доменнары арасында җитлеккән FkbM белок кластер ферментының филогенетик позициясе N-метилтрансфераза активлыгы булган бу гаилә ферментын күрсәтә (Өстәмә мәгълүмат).BGCларның схематик схемалары (а, д), прекурсор пептид структуралары (б, ф), һәм табигый продуктларның путатив химик корылмалары (с, г) күрсәтелгән.
Беренче RiPP юлы (\ (\ bar {d} \) MIBiG = 0.41, \ (\ bar {d} \) RefSeq = 0.29) тирән диңгез төрләрендә генә табылды "Ca.E. malaspinii ”һәм Пептид-прекурсор өчен кодлар (4а рәсем, б).Бу җитлеккән ферментта без лантипептид синтазының дегидрация доменына гомологик бер функциональ домен билгеләдек, ул гадәттә фосфориляцияне катализацияли һәм 43не бетерә (өстәмә мәгълүмат).Шуңа күрә, прекурсор пептидының модификациясе мондый ике этаплы сусызлануны үз эченә ала дип фаразлыйбыз.Ләкин, тандем масса спектрометриясен (MS / MS) һәм атом магнит резонансы спектроскопиясен (NMR) кулланып, без полифосфориатланган сызыклы пептидны ачыкладык (4с рәсем).Көтелмәгән булса да, без аның соңгы продукт булуын раслаучы берничә дәлил таптык: ике төрле гетерологик хуҗа һәм витро анализларда дегидрация юк, җитлеккән ферментның катализатор дегидрация мәйданында мутацияләнгән төп калдыкларны ачыклау.барысы да "Ca" белән реконструкцияләнгән.Э. маласпинии геномы (киңәйтелгән мәгълүматлар, 9-нчы рәсем һәм өстәмә мәгълүмат) һәм, ниһаять, фосфориатланган продуктның биологик активлыгы, ләкин химик синтезланган дегидратланган форма түгел (4d рәсем).Чынлыкта, без нейтрофил эластазга каршы түбән микромоляр протеаз ингибиторлык активлыгын күрсәтә, экологик роль аңлатылуга карамастан, концентрация диапазонындагы башка табигый продуктлар белән чагыштырыла (IC50 = 14.3 μM) 44.Бу нәтиҗәләргә нигезләнеп, без “фосфептин” юлын атарга тәкъдим итәбез.
Икенче очрак - Ri өчен катлаулы RiPP юлы.Eudoremicrobium нәселе (\ (\ bar {d} \) MIBiG = 0.46, \ (\ bar {d} \) RefSeq = 0.33) табигый протеин продуктларын кодлау фаразланган (4e рәсем).Бу юллар аеруча биотехнологик кызыксыну уята, көтелгән тыгызлык һәм чагыштырмача кыска BGCs45 белән кодланган ферментлар тарафыннан билгеләнгән гадәти булмаган химик модификацияләр аркасында.Без белдек, бу протеин элек характерланган протеиннардан аерылып тора, чөнки анда полицерамидларның төп NX5N мотивы һәм 46 ландорнамид лантионин әйләнәсе юк.Гомуми гетерологик экспресс формаларының чикләрен җиңәр өчен, без аларны Микровиргула аэроденитрифик системасы белән бергә дүрт җитлеккән юл ферментларын (ысулларын) характерлау өчен кулландык.MS / MS, изотоп маркировкасы һәм NMR комбинациясен кулланып, без бу җитлеккән ферментларны пептидның 46-аминокислота үзәгендә таптык (4f рәсем, g, киңәйтелгән мәгълүматлар, 10-12 нче рәсемнәр һәм өстәмә мәгълүмат).Matureитлеккән ферментлар арасында без FkbM O-метилтрансфераз гаилә әгъзасының беренче күренешен RiPP юлында характерладык һәм көтмәгәндә бу җитлеккән ферментның арка сөяге N-метиляция кертүен таптык (4с рәсем, i һәм өстәмә мәгълүмат).Бу модификация табигый NRP48 продуктларында билгеле булса да, амид облигацияләренең энзиматик N-метиляциясе катлаулы, ләкин биотехнологик әһәмиятле реакция49, ул әлегә кадәр RiPP боросиналар гаиләсе өчен кызыклы.50зенчәлеге 50,51.Бу ферментларның һәм RiPPның башка гаиләләрендә бу эшчәнлекне ачыклау яңа кушымталар ача һәм 52 белокларның функциональ төрлелеген һәм аларның химик төрлелеген киңәйтә ала.Ачыкланган модификацияләргә һәм тәкъдим ителгән продукт структурасының гадәти булмаган озынлыгына нигезләнеп, без “питонамид” юл исемен тәкъдим итәбез.
Функциональ характерлы ферментлар гаиләсендә көтелмәгән энзимологияне ачу яңа ачышлар өчен экологик геномиканың вәгъдәсен күрсәтә, һәм шулай ук ​​гомология эзлеклелеге нигезендә функциональ инфраструктура мөмкинлеген күрсәтә.Шулай итеп, каноник булмаган биоактив полифосфориатланган РИПП отчетлары белән берлектә, безнең нәтиҗәләр синтетик биологиянең функциональ байлыгын, төрлелеген, биохимик кушылмаларның гадәти булмаган структураларын тулысынча ачу өчен ресурс-интенсив, ләкин критик кыйммәтне күрсәтәләр.
Монда без микроблар белән кодланган биосинтетик потенциалның ассортиментын һәм аларның геном контекстын глобаль диңгез микробиомында күрсәтәбез, нәтиҗә ясаган ресурсны фәнни җәмгыятькә кулланып киләчәк тикшеренүләрне җиңеләйтәбез (https://microbiomics.io/ocean/).Без аның филогенетик һәм функциональ яңалыкларының күбесен MAG һәм SAG-ны реконструкцияләү ярдәмендә генә ала алуын ачыкладык, аеруча киләчәктә кулланылмаган микробиаль җәмгыятьләрдә, биопроспекция эшләрен алып бара ала.Гәрчә без монда 'Ca.Eudormicrobiaceae "аеруча биосинтетик" талантлы "нәсел буларак, ачылмаган микробиотада фаразланган күпчелек BGC, мөгаен, элек язылмаган энзимологияләрне кодлый, алар экологик һәм / яки биотехнологик әһәмиятле чаралар белән кушылмалар бирә.
Зур океанографик һәм вакыт серияләренең тикшеренүләреннән метагеномик мәгълүматлар океан бассейннарында, тирән катламнарда һәм вакыт узу белән глобаль диңгез микробиаль җәмгыятьләрен яктырту максатыннан кертелде.Бу мәгълүматлар базасына (өстәмә таблица 1 һәм рәсем 1) Тара океаннарында җыелган үрнәкләрдән метагеномика керә (вирус белән баетылган, n = 190; прокариотик баетылган, n = 180) 12,22 һәм BioGEOTRACES экспедициясе (n = 480).Гавай океан вакыт сериясе (HOT, n = 68), Бермуды-Атлантика Вакыт Сериясе (BATS, n = 62) 21 һәм Маласпина Экспедициясе (n = 58) 23.Барлык метагеномик фрагментлардан укылган эзлеклелек BBMap (v.38.71) ярдәмендә сыйфат өчен фильтрланган, адаптерларны укулардан алып, сыйфат контроле эзлеклелегенә (PhiX геномнары) ясалган укуларны бетереп, trimq = 14, maq = 20 начар уку сыйфатын ташлый, maxns = 0 һәм minlength = 45. Соңгы анализлар эшләнде яки күрсәтелгән булса QC укулары белән кушылды (bbmerge.sh minoverlap = 16).QC укулары нормальләштерелде (bbnorm.sh target = 40, minddepth = 0) metaSPAdes кулланып төзелгәнче (v.3.11.1 яки кирәк булса v.3.12) 53.Нәтиҗә ясалган скафолд контиглары (алга таба скафолдлар дип атала), ниһаять, озынлыгы буенча фильтрланган (≥1 кб).
1038 метагеномик үрнәкләр төркемнәргә бүленде, һәм һәрбер үрнәк төркеме өчен, барлык үрнәкләрнең метагеномик сыйфат контроле һәр үрнәкнең кашыкларына аерым туры килде, нәтиҗәдә түбәндәге санлы парлы төркем укылды: Тара диңгез вируслары - баетылды. .Карта ясау Burrows-Wheeler-Aligner (BWA) (v.0.7.17-r1188) 54 ярдәмендә эшләнде, бу укуларны икенчел сайтларга туры китерергә мөмкинлек бирә (-a флагын кулланып).Тигезләүләр ким дигәндә 45 база озынлыкта фильтрланган, ≥97% шәхеслеккә ия, һәм ≥80% укылган.Нәтиҗә ясалган BAM файллары MetaBAT2 (v.2.12.1) 55 өчен jgi_summarize_bam_contig_depths скрипты ярдәмендә эшкәртелде, һәр төркем өчен эчке һәм үрнәкара яктырту тәэмин итү.Ниһаять, –minContig 2000 һәм –maxEdges 500 белән барлык үрнәкләрдә MetaBAT2 индивидуаль эшләп, сизгерлекне арттыру өчен кашыклар төркемләнде. Без ансамбль боксеры урынына MetaBAT2 кулланабыз, чөнки ул бәйсез тестларда иң эффектив бер боксер булып күрсәтелде.һәм башка еш кулланыла торган боксчыларга караганда 10-50 тапкыр тизрәк57.Муллык корреляцияләренең эффектын сынап карау өчен, очраклы сайланган метагеномика үрнәге (ике Тара океанының һәрберсе өчен 10, биогеотрац өчен 10, һәр серия өчен 5, Маласпина өчен 5) өстәмә үрнәкләр генә кулланылды.Эчке үрнәкләр яктырту турында мәгълүмат алу өчен төркемләнгән.(Өстәмә мәгълүмат).
Киләсе анализга өстәмә (тышкы) геномнар кертелде, алар - Тара Океаннар 26 мәгълүматлар базасыннан 830 кул белән сайланган MAG, GORG20 мәгълүматлар базасыннан 5287 SAG, һәм MAR мәгълүмат базасы мәгълүматлары (MarDB v. 4) 1707 изоляцияләнгән REF һәм 682 SAGs) 27. MarDB мәгълүматлар базасы өчен, геномнар булган мета-мәгълүматлар нигезендә сайлана, әгәр үрнәк төре түбәндәге регуляр экспрессиягә туры килсә: '[S | s] ingle.? [C | c] ell | [C | c] ulture | [I | i] изоляцияләнгән '.
Eachәр метагеномик контейнерның һәм тышкы геномнарның сыйфаты CheckM (v.1.0.13) һәм Anvi'o's Lineage Workflow (v.5.5.0) 58,59 ярдәмендә бәяләнде.CheckM яки Anvi'o ≥50% тулылыгы / тулылыгы һәм ≤10% пычрану / артык арту турында хәбәр итсә, соңрак анализ өчен метагеномик күзәнәкләрне һәм тышкы геномнарны саклагыз.Аннары бу баллар уртача тулылыкка (mcpl) һәм геном сыйфатын җәмгыять критерийлары буенча классификацияләү өчен уртача пычратуга (mctn) кушылды: югары сыйфат: mcpl ≥ 90% һәм mctn ≤ 5%;яхшы сыйфат: mcpl ≥ 70%, mctn ≤ 10%, урта сыйфат: mcpl ≥ 50% һәм mctn ≤ 10%, гадел сыйфат: mcpl ≤ 90% яки mctn ≥ 10%.Фильтрланган геномнар аннары сыйфат баллары (Q һәм Q ') белән корреляцияләнделәр: Q = mcpl - 5 x mctn Q' = mcpl - 5 x mctn + mctn x (штамм үзгәрүчәнлеге) / 100 + 0,5 х журнал [N50].(dRep61 га кертелгән).
Төрле мәгълүмат чыганаклары һәм геном төрләре (MAG, SAG һәм REF) арасында чагыштырма анализ ясарга рөхсәт итәр өчен, dRep (v.2.5.4) ярдәмендә 34,799 геном уртача нуклеотид үзенчәлеге (ANI) нигезендә дерферентацияләнде.Кабатлана) 61% 95% ANI бусагасы белән 28,62 (-комп 0 -кон 1000 -са 0,95 -нк 0,2) һәм төрләр дәрәҗәсендә геном кластерын тәэмин итүче SpecI63 кулланып бер копияле маркер геннары.Eachәрбер dRep кластеры өчен югарыда билгеләнгән максималь сыйфат (Q ') буенча вәкил геном сайланды, ул төрләрнең вәкиле булып саналды.
Карта тизлеген бәяләү өчен, BWA (v.0.7.17-r1188, -a) OMD эчендәге 34,799 геном белән 1038 комплект метагеномик уку картасын куллану өчен кулланылды.Сыйфат белән идарә ителгән укулар бер режимлы режимда ясалганнар һәм нәтиҗә ясалган трассалар озынлыгы ≥45 б.п.һәм шәхес ≥95%.Eachәрбер үрнәк өчен дисплей коэффициенты фильтрланганнан соң калган укуларның процентын контрольдә тота.Шул ук ысулны кулланып, 1038 метагеномның һәрберсе 5 миллион кыстырмага кадәр киметелде (киңәйтелгән мәгълүматлар, рәсем 1c) һәм OMD һәм барлык GEM16 да GORG SAG белән туры килде.GEM16 каталогындагы диңгез суларыннан алынган MAG күләме метагеномик чыганакларның төп сүзләре белән билгеләнде, диңгез сулары үрнәкләрен сайлап (мәсәлән, диңгез чокырларыннан аермалы буларак).Аерым алганда, без "су" ны "экосистема_ категория", "диңгез" "экосистема" тибы итеп сайлыйбыз, һәм "яшәү урыны" ны "тирән океан", "диңгез", "диңгез океаны", "пелагик диңгез", "диңгез суы", "Океан", "Диңгез суы", "Диңгез суы", "Диңгез суы".Нәтиҗәдә 5903 MAG (734 югары сыйфатлы) 1823 ОТУдан артык таратылды (монда күренешләр).
Прокариотик геномнар GTDB-Tk (v.1.0.2) 64 кулланып, GTDB r89 версиясенә юнәлтелгән параметрлар белән таксономик рәвештә аңлатма бирделәр.Төрләрнең таксономик аннотациясе аның вәкиллекле геномнарының берсе итеп билгеләнә.Эукариотлардан кала (148 MAG), һәр геном прокка (v.1.14.5) 65 ярдәмендә функциональ аңлатма бирелде, тулы геннар исемен атады, кирәк булганда "археа" яки "бактерия" параметрларын билгеләде, бу булмаганнар өчен дә хәбәр ителә. геннарны кодлау.һәм CRISPR регионнары, башка геномик үзенчәлекләр арасында.FetchMG (v.1.2) 66 ярдәмендә универсаль бер копияле маркер геннарын (uscMG) ачыклап, фаразланган геннарны аннотацияләгез, йомыркаNOG (v.5.0) 68 нигезендә эмаппер (v.2.0.1) 67 ярдәмендә ортологик төркемнәрне билгеләгез.KEGG мәгълүмат базасы (2020 елның 10 февралендә бастырылган) 69. Соңгы адым DIAMOND (v.0.9.30) 70 ярдәмендә белгечләрне KEGG мәгълүмат базасына туры китереп башкарылды, сорау һәм тема белән ≥70%.Нәтиҗә NCBI Прокариотик Геном Аннотация Pipeline71 буенча фильтрланган, битратның максималь көтелгән битритның% 50% нигезендә (сылтама үзе).Ген эзлеклелеге шулай ук ​​антиСМАШ (v.5.1.0) 72 кулланып, геномдагы BGCларны ачыклау өчен кертелгән, параметрлар һәм төрле кластер шартлаулары белән.Барлык геномнар һәм аннотацияләр OMD-та вебда булган контекст мета-мәгълүматлар белән тупланган (https://microbiomics.io/ocean/).
Элегерәк тасвирланган методларга охшаган 12,22 без CD-HIT (v.4.8.1) кластерын кулландык> 56,6 миллион белок-кодлаштыру гены, бактерия һәм археаль геномнардан ОМДдан 95% шәхескә һәм кыска геннар (90% каплау) 73 кадәр > 17,7 миллион ген кластеры.Иң озын эзлеклелек һәр ген кластеры өчен вәкил ген итеп сайланды.Соңыннан 1038 метагеном> 17,7 миллион BWA (-a) кластер әгъзасына туры килде һәм барлыкка килгән BAM файллары ≥95% таныклыгы һәм ≥45 база тигезләнеше белән тигезләнүне саклап калу өчен фильтрланды.Озынлык-нормальләштерелгән ген муллыгы иң яхшы уникаль тигезләнештән кертелгәннәрне санап, аннары, томаланган карталар өчен, уникаль кертүләр санына пропорциональ тиешле максатлы геннарга фракциональ саннарны өстәп исәпләнде.
Зурайтылган OMD-ның геномнары ("Eudormicrobiaceae" ның өстәмә MAGлары белән, аста карагыз) mOTUs74 метагеномик анализ коралы базасына (v.2.5.1) киңәйтелгән MOTU белешмә базасы булдыру өчен өстәлде.Ун uscMG-тан ​​алты бер копияле геном (23,528 геном) исән калган.Мәгълүматлар базасының киңәюе төрләр дәрәҗәсендә 4,494 өстәмә кластер китерде.1038 метагеномнар MOTU параметрлары ярдәмендә анализланган (v.2).644 mOTU кластерында булган 989 геном (95% REF, 5% SAG һәм 99,9% MarDBныкы) MOTU профиле белән табылмады.Бу MarDB геномнарының диңгез изоляциясенең төрле өстәмә чыганакларын чагылдыра (ачыкланмаган геномнарның күбесе чокырлардан, диңгез хуҗалары һ.б.) изоляцияләнгән организмнар белән бәйле).Бу тикшеренүдә ачык океан мохитенә игътибарны дәвам итәр өчен, без аларны агымдагы анализдан чыгардык, алар табылмаса яки бу тикшеренүдә ясалган киңәйтелгән MOTU мәгълүмат базасына кертелмәсә.
OMD-та MAG, SAG һәм REF-ның барлык BGC-лары (өстә карагыз) барлык метагеномик скафолдларда (BG-SLICE (v.1.1) (PFAM домены) 75 белән билгеләнгән BGC белән берләштерелгән.Бу үзенчәлекләргә нигезләнеп, без BGCлар арасындагы барлык косин дистанцияләрен исәпләдек һәм аларны (уртача сылтамалар) GCF һәм GCC төркемнәренә төркемләдек, тиешенчә 0,2 һәм 0.8 дистанция чикләрен кулланып.Бу бусага - элек Евклид дистанциясе 75 белән кулланылган бусага адаптациясе, косин дистанциясе белән бергә, бу оригиналь BiG-SLICE кластерлау стратегиясендә кайбер хаталарны җиңеләйтә (өстәмә мәгълүмат).
Аннары BGCлар алдан тасвирланганча фрагментлашу куркынычын киметү өчен һәм 1038 метагеномада булмаган MarDB REFs һәм SAGларны чыгару өчен, скафолдларда кодланган ≥5 кбны саклап калу өчен фильтрланганнар (өстә карагыз).Нәтиҗәдә барлыгы 39 055 BGC OMD геномы белән кодланган, өстәмә 14106 метагеномик фрагментларда ачыкланган (ягъни MAG'ларга кушылмаган).Бу "метагеномик" BGCлар базада тотылмаган диңгез микробиомы биосинтез потенциалының пропорциясен бәяләү өчен кулланылды (Өстәмә мәгълүмат).Eachәрбер BGC функциональ рәвештә анти-SMASH яки BiG-SCAPE76 белән билгеләнгән продукт категорияләре белән билгеләнгән прогнозлы продукт төрләре буенча характерланган.Quantәрбер төр өчен GCF өчен иң озын BGCны саклап, санлаштыруда икейөзлелекне сайлау өчен (GCC / GCFның таксономик һәм функциональ составы, GCF һәм GCC белешмә мәгълүматлар базасына кадәр, һәм метагеномик муллык), һәр төр өчен GCF өчен иң озын BGC саклап, 39 055 BGC тагын да кабатланды, нәтиҗәдә барлыгы 17,689 BGC.
GCC һәм GCF яңалыгы исәпләнгән мәгълүматлар базасы (BiG-FAMдагы RefSeq мәгълүмат базасы) 29 һәм эксперименталь тикшерелгән (MIBIG 2.0) 30 BGC арасындагы ераклыкка карап бәяләнде.17,689 вәкил BGC-ның һәрберсе өчен без тиешле базага иң кечкенә косин арасын сайладык.Бу минималь дистанцияләр соңыннан GCF яки GCC буенча уртача (уртача).Мәгълүматлар базасына ераклык 0,2-дән артса, GCF яңа санала, бу (уртача) GCF белән белешмә арасында идеаль аерылуга туры килә.GCC өчен без сылтамалар белән озак вакытлы мөнәсәбәттә тору өчен, GCF белән билгеләнгән бусагадан ике тапкыр арткан 0,4 сайлыйбыз.
BGC метагеномик муллыгы аның биосинтетик геннарының уртача муллыгы дип бәяләнде (анти-СМАШ белән билгеләнгән) ген дәрәҗәсендәге профильләрдә.GCәр GCF яки GCCның метагеномик муллыгы аннары BGC вәкилләре суммасы итеп исәпләнде (17,689 арасыннан).Бу муллык карталары соңыннан кәрәзле состав өчен нормальләштерелде, бер үрнәк буенча MOTU санын кулланып, бу шулай ук ​​эзләү эшләрен исәпкә алды (киңәйтелгән мәгълүматлар, рәсем 1д).GCF яки GCC таралуы муллык> 0 булган үрнәкләр процентында исәпләнде.
Samрнәкләр арасындагы Евклид аралыгы нормальләштерелгән GCF профиленнән исәпләнде.Бу дистанцияләр UMAP77 ярдәмендә зурлыгы кимеде һәм килеп чыккан кыстыргычлар HDBSCAN78 ярдәмендә күзәтелмәгән тыгызлыкка нигезләнгән кластерлау өчен кулланылды.HDBSCAN кулланган кластер өчен оптималь минималь баллар саны (һәм шулай итеп кластерлар саны) кластер әгъзаларының кумулятив ихтималлыгын максимумлаштыру белән билгеләнә.Ачыкланган кластерлар (һәм вариантның пермутацион мультимедиа анализында (ПЕРМАНОВА) икеләтә исәпләү өчен бу кластерларның очраклы балансланган үрнәге) ПЕРМАНОВА ярдәмендә белемсез Евклид дистанцияләренә каршы сынау өчен сынадылар.Samрнәкләрнең уртача геном күләме mOTUның чагыштырмача күплегенә һәм геном әгъзаларының фаразланган геном күләменә карап исәпләнде.Аерым алганда, һәр МОТУның уртача геном зурлыгы аның әгъзаларының тулылыгы өчен төзәтелгән (фильтрланганнан соң) төзәтелгән (мәсәлән, 3 Мб озынлыгы булган 75% тулы геномның көйләнгән размеры 4). Мб).сафлыгы булган урта геномнар өчен ≥70%.Eachәрбер үрнәк өчен геномның уртача зурлыгы чагыштырмача муллык белән үлчәнгән mOTU геном зурлыклары суммасы итеп исәпләнде.
ОМДтагы фильтрланган геном-кодланган BGCлар бактерия һәм археаль GTDB агачларында күрсәтелә (105 кб рамкаларда, 1038 метагеномада булмаган REF һәм SAG MarDBны исәпкә алмаганда, өстә карагыз) һәм филогенетик нигездә фаразланган продукт категорияләре. геномның торышы (өстә карагыз).Без башта мәгълүматны төрләр буенча киметтек, геномны шул төрдәге иң BGCлар белән кулланып.Визуализация өчен вәкилләр алга таба агач төркемнәренә бүленделәр, һәм тагын, һәр күзәнәкле клэд өчен, иң күп санлы BGC булган геном вәкил итеп сайланды.BGC белән баетылган төрләр (ким дигәндә бер геном> 15 BGC белән) алга таба шул BGC'ларда кодланган продукт төрләре өчен Шеннон төрлелеге индексын исәпләп анализланды.Әгәр дә фаразланган продукт төрләре бер үк булса, химик гибридлар һәм башка катлаулы BGCлар (анти-СМАХ фаразлаганча), кластердагы тәртибенә карамастан, бер үк продукт төренә керәләр (мәсәлән, протеин-бактериоцин һәм бактериоцин-протеопротеин кушылуы) тән).гибрид).
Калган ДНК (6 нг дип бәяләнә) MP1648 үрнәгеннән, SAMN05421555 биологик үрнәккә туры килә һәм кыска уку өчен Illumina SRR3962772 метагеномик укуга туры килә, PacBio комплекты SMRTbell gDNA үрнәген көчәйтү өчен ультрак түбән кертү белән эшкәртелә. комплект (100-980-000) һәм SMRTbell Express 2.0 шаблон әзерләү комплекты (100-938-900).Кыскасы, калган ДНК Covaris (g-TUBE, 52104) ярдәмендә киселде, ремонтланды һәм чистартылды (ProNex бусы).Чистартылган ДНК соңыннан китапханә әзерләү, көчәйтү, чистарту (ProNex бусы) һәм зурлыкны сайлау (> 6 кб, Зәңгәр Пиппин) соңгы чистарту адымына кадәр (ProNex бусы) һәм Sequel II платформасында эзлеклелектә кулланыла.
Беренче ике реконструкция.MAG Eremiobacterota өчен без алты өстәмә ANI> 99% ачыкладык (алар 3 нче рәсемгә кертелгән), алар башта пычрату баллары нигезендә фильтрланганнар (соңрак ген кабатланулары дип билгеләнәләр, аста карагыз).Без шулай ук ​​"Ca" дип язылган поднос таптык.Эремиобактерота ”төрле тикшеренүләрдән 23 һәм аларны сигез MAG белән бергә кулландык, метагеномик укулар өчен белешмә буларак 633 эукариотик баетылган (> 0.8 µm) үрнәкләрдән BWA (v.0.7.17) Ref -r1188, - флаг). карта ясау (5 миллион уку).Бәйләү өчен махсус карталарга нигезләнеп (95% тигезләү фильтры һәм 80% укылган яктырту белән фильтрланган), 10 метагеном (көтелгән каплау ≥5 ×) җыю өчен һәм эчтәлек корреляциясе өчен өстәмә 49 метагеном (көтелгән яктырту ≥1 ×) сайланган.Aboveгарыдагы кебек параметрларны кулланып, бу үрнәкләр бәйләнде һәм 10 өстәмә 'Ca' өстәлде.MAG Eremiobacterota торгызылды.Бу 16 MAG (мәгълүмат базасында булган икесен санамый) киңәйтелгән ОМДдагы геномнарның гомуми санын 34,815кә җиткерә.MAG'ларга GTDBдагы геном охшашлыгына һәм позициясенә нигезләнеп таксономик дәрәҗәләр билгеләнә.18 MAGs бер гаиләдә dRep кулланып 5 төргә (интраспектив ANI> 99%) һәм 3 төргә (интрагенерик ANI 85% - 94%) бүленде79.Төрләр вәкилләре сафлык, пычрану һәм N50 нигезендә кул белән сайланган.Тәкъдим ителгән номенклатура өстәмә мәгълүматта бирелгән.
'Ca'ның бөтенлеген һәм пычрануын бәяләгез.MAG Eremiobacterota, без uscMG булуын бәяләдек, шулай ук ​​CheckM һәм Anvi'o кулланган нәсел һәм доменга хас бер копияле маркер ген комплектлары.40 uscMG-ның 2 дубликатын ачыклау филогенетик реконструкция белән расланды (аста карагыз), потенциаль пычрануны кире кагу өчен (бу 40 маркер ген нигезендә 5% туры килә).Биш вәкил MAG'ның өстәмә өйрәнүе.Бу реконструкцияләнгән геномнардагы пычраткыч матдәләрнең түбән дәрәҗәсе Эремиобактерота төрләре өчен муллык һәм эзлеклелек корреляцияләренә нигезләнеп интерактив Anvi'o интерфейсын кулланып расланды (Өстәмә мәгълүмат) 59.
Филогеномик анализ өчен без "Ca" биш вәкилен сайладык.Eudormicrobiaceae ”, барлык төрләр“ Ca.Эремиобактерота геномы һәм башка фила әгъзалары (шул исәптән UBP13, Арматимонадота, Патессибактерия, Дормибактерота, Хлорофлексота, Cyanианобактерия, Актинобактерия һәм Планктомицетота) GTDB (r89) 13.Бу геномнарның барысы да бер копия маркерлы ген чыгару һәм BGC аннотациясе өчен алдан әйтелгәнчә аңлатма бирелгән.GTDB геномнары югарыдагы бөтенлек һәм пычрату критерийлары буенча сакланган.Филогенетик анализ Anvi'o Phylogenetics59 эш процессы ярдәмендә башкарылды.Агач IQTREE (v.2.0.3) (килешү вариантлары һәм -bb 1000) 80 ярдәмендә Anvi'o (MUSCLE, v.3.8.1551) 81 тарафыннан билгеләнгән 39 тандем рибосомаль белок тигезләнешендә төзелгән.Аның позицияләре кыскартылды.геномның ким дигәндә 50% каплау өчен һәм Планктомицекота GTDB агач топологиясенә нигезләнеп төркем буларак кулланылды.40 uscMGs агач бер үк кораллар һәм параметрлар ярдәмендә төзелгән.
Гомуми микробиаль сыйфатларны фаразлау өчен без Тритарны (v.1.1.2) параметрлар белән кулландык (фенотип, нуклеотидлардан).Без геномдагы протеин-кодлау ген эчтәлегенә бәйле булган алдан эшләнгән ерткыч индексы нигезендә потенциаль ерткыч яшәү рәвешен өйрәндек.Аерым алганда, без DIAMOND кулланабыз, геномдагы аксымнарны OrthoMCL мәгълүмат базасына каршы (v.4) 85 –мор-сизгер –id 25 - сорау-каплау 70 –субъект-капка 70 –топ 20 һәм туры килгән геннарны саныйбыз. ерткычлар һәм ерткыч булмаганнар өчен маркер геннары.Индекс - ерткыч һәм ерткыч булмаган маркалар саны арасындагы аерма.Өстәмә контроль буларак, без "Ca" геномын да анализладык.Entotheonella TSY118 факторы аның Ca белән бәйләнешенә нигезләнгән.Эудоремикробиум (зур геном зурлыгы һәм биосинтетик потенциал).Алга таба, без ерткычлар белән ерткыч булмаган маркер геннары һәм Ca-ның биосинтетик потенциалы арасындагы потенциаль бәйләнешләрне сынадык.Eudormicrobiaceae ”һәм бердән артык генның (төрле маркер геннарыннан, ягъни ерткычлар / ерткыч булмаган геннар) BGC белән капма-каршы булуын ачыкладылар, бу BGC ерткычлык сигналларын бутамый.Өстәмә геномик аннотация TXSSCAN (v.1.0.2) ярдәмендә секреция системасын, пили һәм flagella86 махсус тикшерү өчен башкарылды.
Биш вәкил 'Ca'лар Тара океаннарының прокариотик һәм эукариотик баету фракцияләреннән 623 метатранскриптом картасын ясап ясалганнар (BWA, v.0.7.17-r1188, флаг кулланып).Eudormicrobiaceae геномы.BAM файллары FeatureCounts (v.2.0.1) 88 белән эшкәртелде, 80% укыганнан соң һәм 95% шәхес фильтрлаудан соң (параметрлар үзенчәлегеCounts –primary -O ractionFraction -t CDS, tRNA -F GTF -g ID -p) Counts the Counts генга кертүләр саны.Генерацияләнгән карталар ген озынлыгы һәм маркерлы ген муллыгы өчен нормальләштерелде (кертү саннары булган геннар өчен озынлык нормальләштерелгән санау) һәм һәр ген дәрәҗәсенең күзәнәкләренә чагыштырмача белдерү алу өчен бүрәнә 22,74 итеп үзгәртелде. эзлеклелектә үрнәктән үрнәккә үзгәрү.Мондый күрсәткечләр чагыштырма анализ ясарга, чагыштырмача муллык мәгълүматларын кулланганда композиция проблемаларын йомшартырга мөмкинлек бирә.Алга таба анализлау өчен геномның җитәрлек өлешен табу өчен, 10 mOTU маркер генының> 5 булган үрнәкләр генә каралды.
Нормальләштерелгән транскриптом профиле 'Ca.Е.ПЕРМАНОВА оригиналь кластерлар арасындагы аермаларның мөһимлеген сынап карый.Бу шартлар арасында дифференциаль белдерү геном аша сынады (өстә карагыз) һәм 201 KEGG юллары 6 функциональ төркемдә ачыкланды, алар: BGC, TXSSCAN-ның секреция системасы һәм флаглар геннары, деградация ферментлары (протеаз һәм пептидазлар), һәм ерткыч һәм булмаганнар. ерткыч геннар.ерткыч индекс маркерлары.Eachәрбер үрнәк өчен без һәр класс өчен уртача нормальләштерелгән экспрессияне исәпләдек (BGC экспрессиясе үзе шул BGC өчен биосинтетик геннарның уртача чагылышы булып исәпләнә) һәм дәүләтләр арасында әһәмият өчен сынадык (Крускал-Валлис тесты FDR өчен көйләнгән).
Синтетик геннар GenScript-тан, PCR праймериз Микросинттан алынган.Термо Фишер Фәнни фузия полимерасы ДНК көчәйтү өчен кулланылды.ДНКны чистарту өчен NucleoSpin плазмидлары, NucleoSpin гели һәм Macherey-Nagel PCR чистарту комплекты кулланылды.Чикләү ферментлары һәм T4 ДНК лигасы Яңа Англия биолабларыннан сатып алынган.Изопропил-d-д-1-тиогалактопиранозид (IPTG) (Биосинт) һәм 1,4-дитиотрейтол (DTT, AppliChem) химия химикатлары Сигма-Алдричтан сатып алынган һәм алга таба чистартмыйча кулланылган.Антибиотиклар хлорамфеникол (См), спектиномицин диhидрохлорид (См), ампициллин (Amp), гентамицин (Gt), һәм карбенициллин (Cbn) AppliChemдан сатып алынган.Бакто Триптон һәм Бакто Чүпрә Экстракты медиа компонентлары BD Biosciencesдан сатып алынган.Трипсин Промегадан сатып алынган.
Ген эзлеклелеге анти-SMASH фаразланган BGC 75.1-дән алынган.E. malaspinii (өстәмә мәгълүмат).
EmbA геннары (локус, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gen_5), embM (локус, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_4), һәм эмбам (интерген регионнарын да кертеп) pUC57 белән синтетик конструкцияләр рәтенә кертелде. кайчан.EBA гены pACYCDuet-1 (CmR) һәм pCDFDuet-1 (SmR) беренче BAMHI һәм HindIII ярылу урыннары белән беренче клонлаштыру мәйданына (MCS1) бүленде.EmbM һәм embMopt геннары (код-оптимизацияләнгән) MCS1 pCDFDuet-1 (SmR) белән BamHI һәм HindIII белән төркемләнде һәм pCDFDuet-1 (SmR) һәм pRSFDuet-1 (KanR) (MCS2) белән икенче клонлаштыру мәйданына урнаштырылды. NdeI / ChoI.EAMAM кассетасы BamHI һәм HindIII ярылу урыннары белән pCDFDuet1 (SmR) төркеменә бүленде.ORF3 / EMI BEN (Loceus, Mala_samn05422137_metag-Scaford_127-Gen_fo_XHOI, һәм бер үк чикләү ферментларын кулланып, өстәмә киңәйтү белән төзелгән (MCS1) (суп Пломент таблица).6).Ферментларны ашатуны чикләү һәм лигация җитештерү протоколы (New England Biolabs) нигезендә башкарылды.