304 аз пӯлоди зангногир аз пӯлоди зангногир кафшершуда / зомпоненти гемикӣ, потенсиали биосинтетикии микробиомаи ҷаҳонии баҳрӣ

Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Слайдерҳо се мақоларо дар як слайд нишон медиҳанд.Барои гузаштан дар слайдҳо тугмаҳои қафо ва ояндаро истифода баред ё тугмаҳои контролери слайдро дар охири ҳар як слайд ҳаракат кунед.

Тавсифи муфассали маҳсулот

304 аз пӯлоди зангногир кафшер най coiled / tubing
1. Мушаххасоти: Ќўрѓонтеппа coil аз пӯлоди зангногир / tubing
2. Навъи: кафшер ё бефосила
3. Стандарт: ASTM A269, ASTM A249
4. Ќўрѓонтеппа coil аз пӯлоди зангногир: 6мм ба 25.4MM
5. Дарозии: 600-3500MM ё тибқи талаботи муштарӣ.
6. Ғафсӣ девори: 0.2mm ба 2.0mm.

7. Таҳаммулпазирӣ: OD: +/- 0.01mm;Ғафсӣ: +/-0,01%.

8. Андозаи сӯрохи ботинии coil: 500MM-1500MM (мувофиқи талаботи муштарӣ тасҳеҳ кардан мумкин аст)

9. Баландии coil: 200MM-400MM (мумкин аст мувофиқи талаботи муштарӣ тасҳеҳ)

10. Сатҳи: дурахшон ё annealed
11. Маводҳо: 304, 304L, 316L, 321, 301, 201, 202, 409, 430, 410, хӯлаи 625, 825, 2205, 2507 ва ғайра.
12. Бастабандӣ: халтаҳои бофташуда дар ҳолати чӯбӣ, паллети чӯбӣ, чоҳи чӯбӣ ё мувофиқи талаботи муштарӣ
13. Санҷиш: ҷузъи кимиёвӣ, қувваи ҳосилнокӣ, қувваи кашиш, андозагирии сахтӣ
14. Кафолат: Бозрасии тарафи сеюм (масалан: SGS TV) ва ғайра.
15. Ариза: Ороиш, мебел, ҳамлу нақли нафт, гармидиҳӣ, рельефҳо, истеҳсоли коғаз, мошинсозӣ, коркарди хӯрокворӣ, тиббӣ ва ғайра.

Ҷамъиятҳои табиии микробҳо аз ҷиҳати филогенетикӣ ва метаболикӣ гуногунанд.Илова ба гурӯҳҳои кам омӯхташудаи организмҳо1, ин гуногунрангӣ инчунин барои кашфи ферментҳо ва пайвастагиҳои биохимиявии аз ҷиҳати экологӣ ва биотехнологӣ аҳамияти калон дорад2,3.Бо вуҷуди ин, омӯзиши ин гуногунрангӣ барои муайян кардани роҳҳои геномӣ, ки ин гуна пайвастагиҳоро синтез мекунанд ва онҳоро ба мизбони мувофиқи худ мепайванданд, мушкил боқӣ мемонад.Потенсиали биосинтетикии микроорганизмҳо дар уқёнуси кушод аз сабаби маҳдудиятҳо дар таҳлили тамоми маълумоти ҳалли геном дар миқёси ҷаҳонӣ асосан номаълум боқӣ мемонад.Дар ин ҷо, мо гуногунрангӣ ва гуногунии кластерҳои генҳои биосинтетикиро дар уқёнус тавассути муттаҳид кардани тақрибан 10,000 геноми микробҳо аз ҳуҷайраҳои фарҳангӣ ва ҳуҷайраҳои ягона бо зиёда аз 25,000 лоиҳаи геномҳои нав барқароршуда аз зиёда аз 1,000 намунаҳои оби баҳр меомӯзем.Ин кӯшишҳо тақрибан 40,000 кластерҳои нави генҳои биосинтетикиро муайян карданд, ки баъзеи онҳо дар гурӯҳҳои филогенетикии қаблан гумонбаршуда пайдо шудаанд.Дар ин популятсияҳо мо наслеро муайян кардем, ки дар кластерҳои генҳои биосинтетикӣ ("Candidatus Eudormicrobiaceae") бой шудааст, ки ба филуми бактерияҳои коркарднашуда тааллуқ дошт ва баъзе аз микроорганизмҳои аз ҷиҳати биосинтетикӣ гуногунтарини ин муҳитро дар бар мегирад.Аз инҳо, мо роҳҳои фосфатаза-пептид ва питонамидро тавсиф карда, мутаносибан ҳолатҳои сохтори пайвастаи биоактивии ғайриоддӣ ва энзимологияро муайян кардем.Хулоса, ин тадқиқот нишон медиҳад, ки чӣ гуна стратегияҳои ба микробиома асосёфта метавонанд кашфи ферментҳои қаблан тавсифнашуда ва хӯрокҳои табииро дар микробиота ва муҳити нофаҳмо таъмин кунанд.
Микробҳо давраҳои глобалии биогеохимикиро пеш мебаранд, шабакаҳои ғизоиро нигоҳ медоранд ва растаниҳо ва ҳайвонотро солим нигоҳ медоранд5.Гуногунии бузурги филогенетикӣ, метаболикӣ ва функсионалии онҳо барои кашфи таксонҳои нав1, ферментҳо ва пайвастагиҳои биохимиявӣ, аз ҷумла маҳсулоти табии6 имкониятҳои ғанӣ доранд.Дар ҷамоаҳои экологӣ ин молекулаҳо ба микроорганизмҳо вазифаҳои гуногуни физиологӣ ва экологиро аз алоқа то рақобат таъмин мекунанд 2, 7.Илова ба вазифаҳои аслии худ, ин маҳсулоти табиӣ ва роҳҳои истеҳсоли аз ҷиҳати генетикӣ коддодашуда барои татбиқи биотехнологӣ ва терапевтӣ мисолҳо пешниҳод мекунанд2,3.Муайян кардани ин гуна роххо ва алокахо тавассути омухтани микробхои культивацияшуда ёрии калон расонд.Аммо тадќиќоти таксономии муњити табиї нишон дод, ки аксари микроорганизмњо парвариш карда нашудаанд8.Ин ғарази фарҳангӣ қобилияти моро барои истифода бурдани гуногунии функсионалии аз ҷониби бисёр микробҳо рамзшуда маҳдуд мекунад4,9.
Барои бартараф кардани ин маҳдудиятҳо, пешрафтҳои технологӣ дар даҳсолаи охир ба муҳаққиқон имкон доданд, ки мустақиман (яъне бидуни фарҳанги қаблӣ) порчаҳои ДНК-и микробҳоро аз тамоми ҷамоатҳо (метогеномика) ё ҳуҷайраҳои якка тартиб диҳанд.Қобилияти ҷамъ кардани ин порчаҳо ба порчаҳои геномҳои калонтар ва барқарор кардани геномҳои сершумори метагеномӣ (MAGs) ё геномҳои ягонаи амплификацияшуда (SAGs) мутаносибан як имконияти муҳимро барои омӯзиши таксоцентрикии микробиома (яъне ҷомеаҳои микробҳо ва микробиома) мекушояд.роххои нав кушоянд.маводи генетикии худ дар муҳити додашуда) 10,11,12.Воқеан, таҳқиқоти охирин намояндагии филогенетикии гуногунии микробҳоро дар рӯи Замин хеле васеъ карданд1, 13 ва бисёре аз гуногунии функсионалии ҷамоаҳои алоҳидаи микробҳоро ошкор карданд, ки қаблан бо пайдарпаии геномҳои истинод ба микроорганизмҳои фарҳангӣ (REFs) фаро гирифта нашуда буданд14.Қобилияти ҷойгир кардани гуногунии функсионалии кашфнашуда дар заминаи геноми мизбон (яъне, ҳалли геном) барои пешгӯии хатҳои микробҳои то ҳол номуайяншуда, ки эҳтимолан маҳсулоти нави табииро рамзгузорӣ мекунанд15,16 ё пайгирии чунин пайвастагиҳоро ба истеҳсолкунандаи аслии худ17 муҳим аст.Масалан, равиши якҷояи таҳлили геномии метагеномӣ ва якҳуҷайравӣ боиси муайян кардани Candidatus Entotheonella, як гурӯҳи бактерияҳои аз ҷиҳати метаболизм бойи исфанҷӣ, ҳамчун истеҳсолкунандагони потенсиалҳои гуногуни доруворӣ гардид18.Бо вуҷуди ин, сарфи назар аз кӯшишҳои геномии ҷамоатҳои гуногуни микробҳо,16,19 зиёда аз се ду ҳиссаи маълумоти глобалии метагеномии бузургтарин уқёнуси экосистемаҳои Замин16,20 то ҳол нест.Ҳамин тариқ, дар маҷмӯъ, потенсиали биосинтетикии микробиомаи баҳрӣ ва потенсиали он ҳамчун як анбори маҳсулоти нави ферментативӣ ва табиӣ ба таври ҷиддӣ омӯхта нашудааст.
Барои омӯхтани потенсиали биосинтетикии микробиомаҳои баҳрӣ дар миқёси ҷаҳонӣ, мо аввал геномҳои микробҳои баҳриро, ки бо истифода аз усулҳои фарҳанг вобаста ва ғайрифарҳанг ба даст оварда шудаанд, ҷамъ овардем, то махзани васеи филогенетика ва функсияи генро эҷод кунем.Тафтиши ин махзани маълумот навъҳои зиёди кластерҳои генҳои биосинтетикиро (BGCs) ошкор намуд, ки аксари онҳо ба оилаҳои кластери генҳои (GCF) то ҳол хос нестанд.Илова бар ин, мо як оилаи бактериявии номаълумро муайян кардем, ки то имрӯз гуногунрангии баландтарини маълуми BGC-ро дар уқёнуси кушод нишон медиҳад.Мо ду роҳи синтези рибосомӣ ва пептидҳои пас аз тарҷума тағйирёфтаро (RiPP) барои тасдиқи таҷрибавӣ дар асоси фарқиятҳои генетикии онҳо аз роҳҳои маълуми ҳозира интихоб кардем.Тавсифи функсионалии ин роҳҳо намунаҳои ғайричашмдошти энзимология ва инчунин пайвастагиҳои аз ҷиҳати сохторӣ ғайриоддӣ бо фаъолияти ингибитори протеазҳоро ошкор карданд.
Дар аввал, мо ҳадаф доштем, ки як манбаи глобалии маълумотро барои таҳлили геномӣ эҷод кунем ва ба ҷузъҳои бактериявӣ ва археалии он тамаркуз кунем.Бо ин мақсад, мо маълумоти метагеномӣ ва 1038 намунаи оби баҳрро аз 215 макони интихоб дар саросари ҷаҳон тақсим кардем (диапазони арз = 141,6 °) ва якчанд қабатҳои амиқ (аз 1 то 5600 м умқи минтақаҳои пелагикӣ, мезопелагӣ ва абисалиро фаро мегиранд).Замина21,22,23 (Расми 1а, маълумоти васеъ, Расми 1а ва Ҷадвали иловагии 1).Илова ба фарогирии васеи ҷуғрофӣ, ин намунаҳои интихобшуда филтршуда ба мо имкон доданд, ки ҷузъҳои гуногуни микробиомаи баҳриро муқоиса кунем, аз ҷумла аз вирусҳо бой (<0,2 микрон), аз прокариот бой (0,2–3 мкм), аз зарраҳо бой (0,8 мкм) ).–20 мкм) ва колонияҳои аз вирус камшуда (>0,2 мкм).
a, Ҳамагӣ 1038 геномҳои дастраси оммавӣ (метогеномика) ҷамоаҳои микробҳои баҳрӣ аз 215 макони дар саросари ҷаҳон паҳншуда (аз 62 ° С то 79 ° шимол ва 179 ° W то 179 ° E.) ҷамъоварӣ шудаанд.Плиткаҳои харита © Esri.Сарчашмаҳо: GEBCO, NOAA, CHS, OSU, UNH, CSUMB, National Geographic, DeLorme, NAVTEQ ва Esri.б, ин метагеномҳо барои аз нав сохтани MAG (усулҳо ва маълумоти иловагӣ), ки аз рӯи миқдор ва сифат (усулҳо) дар маҷмӯи додаҳо (бо ранг нишон дода шудаанд) фарқ мекунанд, истифода шуданд.MAG-ҳои барқароршуда бо геномҳои дастраси оммавӣ (берунӣ), аз ҷумла MAG26, SAG27 ва REF, илова карда шуданд.27 Тартиб додани OMD.в, дар муқоиса бо гузоришҳои қаблӣ, ки танҳо дар асоси SAG (GORG)20 ё MAG (GEM)16 асос ёфтааст, OMD тавсифи геномии ҷамоаҳои микробҳои баҳриро (суръати харитаи хондани метагеномӣ; усул) аз ду то се маротиба бо муаррифии пайвастаи амиқтар беҳтар мекунад ва арзи..<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. г, гурӯҳбандии OMD ба дараҷаи кластерҳои намудҳо (95% ба ҳисоби миёна шахсияти нуклеотидҳо) миқдори умумии тақрибан 8300 намуд, ки зиёда аз нисфи онҳо қаблан мувофиқи шарҳҳои таксономӣ бо истифода аз GTDB тавсиф карда нашудаанд (версияи 89) e, таснифи намудҳо аз рӯи намуди геном нишон дод, ки MAG, SAG ва REFs ҳамдигарро дар инъикоси гуногунии филогенетикии микробиомаи баҳрӣ.Аз ҷумла, 55%, 26% ва 11% намудҳо барои MAG, SAG ва REF хос буданд.BATS, Силсилаи Time Атлантик Бермуда;GEM, геномҳои микробиомаи Замин;GORG, геноми истинод ба уқёнуси ҷаҳонӣ;ГАРМ, силсилаи вақт Уқёнуси Ҳавайӣ.
Бо истифода аз ин маҷмӯаи додаҳо, мо ҳамагӣ 26,293 MAG-ро барқарор кардем, асосан бактериявӣ ва археалӣ (расми 1б ва маълумоти васеъ, расми 1б).Мо ин MAG-ҳоро аз маҷмӯаҳо на аз намунаҳои метагеномии алоҳида, балки барои пешгирии вайроншавии тағирёбии пайдарпайии табиии байни намунаҳо аз маконҳои гуногун ё нуқтаҳои вақт (усулҳо) офаридаем.Илова бар ин, мо пораҳои геномиро дар асоси таносуби паҳншавии онҳо дар шумораи зиёди намунаҳо гурӯҳбандӣ кардем (аз 58 то 610 намуна, вобаста ба тадқиқот; усул).Мо дарёфтем, ки ин як қадами вақтталаб, вале муҳим аст24, ки дар якчанд корҳои азнавсозии васеъмиқёси MAG16, 19, 25 гузаронида шуда буд ва миқдор (ба ҳисоби миёна 2,7 маротиба) ва сифатро (ба ҳисоби миёна + 20%) беҳтар мекунад. геном.аз метагеноми баҳрӣ, ки дар ин ҷо омӯхта шудааст, барқарор карда шудааст (маълумоти васеъ, расми 2а ва маълумоти иловагӣ).Дар маҷмӯъ, ин кӯшишҳо боиси 4,5 маротиба зиёд шудани MAG-ҳои микробҳои баҳрӣ (агар танҳо MAG-ҳои баландсифат ба назар гирифта шаванд, 6 маротиба) дар муқоиса бо манбаи ҳамаҷонибаи MAG имрӯз мавҷуд буд16 (Усулҳо).Ин маҷмӯи навтаъсиси MAG пас аз он бо 830 MAG26s, 5969 SAG27s ва 1707 REF-ҳои дастӣ интихобшуда муттаҳид карда шуд.Бисту ҳафт намуди бактерияҳои баҳрӣ ва архей маҷмӯи комбинатсияи 34,799 геномро ташкил доданд (расми 1б).
Сипас, мо манбаи навтаъсисро барои беҳтар кардани қобилияти он барои муаррифии ҷамоатҳои микробҳои баҳрӣ ва арзёбии таъсири ҳамгироии намудҳои гуногуни геномҳо арзёбӣ кардем.Ба ҳисоби миёна, мо дарёфтем, ки он тақрибан 40-60% маълумоти метагеномии баҳриро дар бар мегирад (Расми 1c), аз ду то се маротиба фарогирии гузоришҳои қаблии танҳо MAG дар амиқ ва паҳнои бештар силсилаи 16 ё SAG20.Илова бар ин, барои ба таври мунтазам чен кардани гуногунии таксономӣ дар коллексияҳои муқарраршуда, мо бо истифода аз абзорҳо (методҳо) ҳамаи геномҳоро шарҳ додем ва шахсияти миёнаи нуклеотиди геномро 95% истифода бурдем.28 барои муайян кардани 8304 намуд кластер (намудҳо).Аз се ду ҳиссаи ин намудҳо (аз ҷумла кладҳои нав) қаблан дар GTDB пайдо нашуда буданд, ки 2790-тои онҳо бо истифода аз MAG дар ин тадқиқот барқарор карда шудаанд (расми 1d).Илова бар ин, мо фаҳмидем, ки намудҳои гуногуни геномҳо хеле пурратаранд: 55%, 26% ва 11% намудҳо комилан аз MAG, SAG ва REF иборатанд (расми 1e).Илова бар ин, MAG ҳамаи 49 намуди дар сутуни об мавҷудбударо фаро гирифт, дар ҳоле ки SAG ва REF мутаносибан танҳо 18 ва 11-и онҳоро намояндагӣ мекунанд.Бо вуҷуди ин, SAG гуногунии синфҳои маъмултаринро беҳтар муаррифӣ мекунад (маълумоти васеъ, расми 3а), ба монанди Pelagic Bacteriales (SAR11), бо SAG тақрибан 1300 намуд ва MAG танҳо 390 намудро фаро мегирад.Қобили зикр аст, ки REF-ҳо дар сатҳи намудҳо бо MAGs ё SAG-ҳо хеле кам такрор мешаванд ва>95% аз тақрибан 1000 геномҳои дар маҷмӯаҳои метагеномии уқёнуси кушод, ки дар ин ҷо омӯхта шудаанд, асосан аз сабаби таъсири мутақобила бо дигар намудҳои намунаҳои ҷудошудаи намояндагии баҳрӣ (масалан, таҳшинҳо) мебошанд. .ё шарики мизбон).Барои дастрасии васеъ ба ҷомеаи илмӣ, ин манбаи геноми баҳриро, ки инчунин порчаҳои таснифнашударо дар бар мегирад (масалан, аз фагҳои пешбинишуда, ҷазираҳои геномӣ ва порчаҳои геномӣ, ки барои барқарорсозии MAG маълумоти нокифоя аст) метавонад бо маълумоти таксономӣ муқоиса карда шавад. .Дастрасӣ ба эзоҳҳо дар баробари функсияи ген ва параметрҳои контекстӣ дар Пойгоҳи микробиологияи уқёнус (OMD; https://microbiomics.io/ocean/).
Пас аз он мо кӯшиш кардем, ки сарват ва навоварии потенсиали биосинтетикиро дар микробиомаҳои уқёнуси кушод кашф кунем.Бо ин мақсад, мо бори аввал antiSMASH-ро барои ҳама MAGs, SAGs ва REFs, ки дар 1038 метагеномҳои баҳрӣ (усулҳо) пайдо шудаанд, барои пешгӯии умумии 39,055 BGC истифода кардем.Пас аз он мо онҳоро ба 6907 GCF-ҳои зиёдатӣ ва 151 популяцияи кластери генҳо (GCCs; Ҷадвали иловагии 2 ва усулҳо) гурӯҳбандӣ кардем, то изофияти хос (яъне ҳамон BGC-ро дар геномҳои сершумор рамзгузорӣ кардан мумкин аст) ва маълумоти метагеномии Фрагментатсияи BGC-ҳои мутамарказро ҳисоб кунанд.BGC-ҳои нопурра, агар вуҷуд дошта бошанд, ба таври назаррас афзоиш наёфтанд (Маълумоти иловагӣ), шумораи GCF ва GCC-ҳо мутаносибан, ки ҳадди аққал як узви BGC-ро дар 44% ва 86% ҳолатҳо дар бар мегиранд.
Дар сатҳи GCC, мо намудҳои гуногуни пешгӯии RiPPs ва дигар маҳсулоти табииро пайдо кардем (расми 2а).Дар байни онҳо, масалан, арилполиенҳо, каротиноидҳо, эктоинҳо ва сидерофорҳо ба GCC-ҳо тааллуқ доранд, ки паҳншавии васеи филогенетикӣ ва фаровонии зиёди метагеномҳои уқёнусиро доранд, ки метавонанд мутобиқати васеи микроорганизмҳоро ба муҳити баҳрӣ, аз ҷумла муқовимат ба намудҳои реактивии оксиген, фишори оксидшавӣ ва осмотикӣ..ё азхудкунии оҳан (маълумоти бештар).Ин гуногунии функсионалӣ бо таҳлили охирини тақрибан 1,2 миллион BGC дар байни тақрибан 190,000 геномҳои дар пойгоҳи додаҳои NCBI RefSeq (BiG-FAM/RefSeq, минбаъд RefSeq номида мешавад)29 фарқ мекунад, ки нишон дод, ки пептидҳои синтетазаи ғайририбосомӣ ва поликетҳои синтетаза (NR) (PKS) BGCs (Маълумоти иловагӣ).Мо инчунин 44 (29%) GCC-ро танҳо бо ҳама гуна RefSeq BGC (\(\bar{d}\)RefSeq > 0.4; Расми 2a ва усулҳо) ва 53 (35%) GCC-ро танҳо дар MAG пайдо кардем, ки потенсиалиро таъкид мекунад. ки дар ОМД моддахои химиявии пештар тавсифнашуда ошкор карда шаванд.Бо назардошти он, ки ҳар яке аз ин GCC-ҳо эҳтимолан функсияҳои хеле гуногуни биосинтетикиро намояндагӣ мекунанд, мо минбаъд маълумотро дар сатҳи GCF таҳлил кардем, то гурӯҳбандии муфассалтари BGC-ро, ки барои рамзгузории маҳсулоти шабеҳи табиӣ пешбинӣ шудаанд29 таъмин кунем.Ҳамагӣ 3861 (56%) GCF-ҳои муайяншуда бо RefSeq мувофиқат намекарданд ва >97% GCFҳо дар MIBiG, яке аз бузургтарин пойгоҳи додаҳои BGC-ҳои таҷрибавӣ тасдиқшуда мавҷуд набуданд (Расми 2b).Гарчанде тааҷҷубовар нест, ки кашф кардани бисёр роҳҳои потенсиалии нав дар муҳитҳое, ки аз ҷониби геноми истинод хуб муаррифӣ карда нашудаанд, усули мо барои аз байн бурдани BGC-ҳо ба GCFs пеш аз муқоиса аз гузоришҳои қаблӣ фарқ мекунад 16 ва ба мо имкон медиҳад, ки баҳои беғаразонаи навоварӣ пешниҳод кунем.Аксарияти гуногунии нав (3012 GCF ё 78%) ба терпенҳои пешбинишуда, RiPP ё дигар маҳсулоти табиӣ мувофиқат мекунанд ва аксари онҳо (1815 GCF ё 47%) аз сабаби потенсиали биосинтетикии онҳо дар намудҳои номаълум рамзгузорӣ шудаанд.Баръакси кластерҳои PKS ва NRPS, ин BGC-ҳои паймон эҳтимоли камтар дар ҷараёни монтажи метагеномӣ 31 тақсим карда мешаванд ва имкон медиҳанд, ки тавсифи функсионалии бештари вақт ва захираҳои маҳсулотро талаб кунанд.
Ҳамагӣ 39,055 BGC ба 6,907 GCF ва 151 GCC гурӯҳбандӣ карда шуданд.a, муаррифии маълумот (берунӣ).Гурӯҳбандии иерархивии масофаҳои BGC дар асоси GCC, 53-тои онҳо танҳо аз ҷониби MAG муқаррар карда мешаванд.GCC дорои BGC-ҳо аз таксонҳои гуногун (басомади дарвозаи бо ln табдилёфта) ва синфҳои гуногуни BGC (андозаи доира ба басомади он мувофиқ аст).Барои ҳар як GCC, қабати беруна шумораи BGC-ҳо, паҳншавӣ (фоизи намунаҳо) ва масофаро (ҳадди ақали масофаи косинуси BGC (min(dMIBiG))) аз BiG-FAM то BGC) ифода мекунад.GCC-ҳо бо BGC-ҳои бо BGC-ҳои таҷрибавӣ тасдиқшуда (MIBiG) зич алоқаманд бо тирчаҳо таъкид карда мешаванд.b Муқоисаи GCF бо BGC-ҳои пешбинишуда (BiG-FAM) ва таҷрибавӣ тасдиқшуда (MIBiG), 3861 GCF-и нав (d–>0.2) пайдо шуданд.Аксарияти (78%) ин рамзҳо барои RiPP, терпенҳо ва дигар маҳсулоти эҳтимолии табиӣ.в, ҳама геномҳои OMD, ки дар 1038 метагеномҳои баҳрӣ пайдо шудаанд, дар дарахти пойгоҳи GTDB ҷойгир карда шудаанд, то фарогирии филогенетикии OMD-ро нишон диҳанд.Кладҳо бе ягон геном дар OMD бо ранги хокистарӣ нишон дода шудаанд.Шумораи BGCҳо ба шумораи зиёди BGC-ҳои пешбинишуда барои як геном дар як клади додашуда мувофиқат мекунад.Барои возеҳият, 15% гиреҳҳои охирин пошхӯрда шудаанд.Тирчаҳо синфҳои аз BGC бой (>15 BGC) нишон медиҳанд, ба истиснои Mycobacterium, Gordonia (танҳо пас аз Родококк дуюм) ва Crocosphaera (танҳо баъд аз Synechococcus дуюм).г, номаълум в.Eremiobacterota баландтарин гуногунии биосинтетикиро нишон дод (Индекси Шеннон дар асоси намуди маҳсулоти табиӣ).Ҳар як гурӯҳ геномро бо аксари BGC-ҳо дар намудҳо намояндагӣ мекунад.T1PKS, PKS навъи I, T2/3PKS, PKS навъи II ва навъи III.
Илова ба сарват ва навоварӣ, мо сохтори биогеографии потенсиали биосинтетикии микробиомаи баҳриро меомӯзем.Гурӯҳбандии намунаҳо аз рӯи тақсимоти миёнаи рақами нусхаи метагеномии GCF (Усулҳо) нишон дод, ки ҷамоаҳои пасти арзӣ, рӯизаминӣ, аз прокариотҳо ва вирусҳо камбизоат, асосан аз обҳои рӯизаминӣ ё амиқтари офтобӣ, аз терпенҳои RiPP ва BGC бой буданд.Баръакси ин, ҷамоатҳои қутбӣ, амиқ баҳр, вирусҳо ва заррачаҳо бой бо миқдори зиёди NRPS ва PKS BGC алоқаманд буданд (маълумоти васеъ, расми 4 ва маълумоти иловагӣ).Ниҳоят, мо фаҳмидем, ки ҷамоатҳои хуб омӯхташудаи тропикӣ ва пелагикӣ сарчашмаҳои умедбахши терпенҳои нав мебошанд (Расми маълумоти иловагӣ).Потенсиали баландтарини PKS, RiPP ва дигар маҳсулоти табиӣ (Расми 5а бо маълумоти васеъ).
Барои пурра кардани омӯзиши потенсиали биосинтетикии микробиомаҳои баҳрӣ, мо ҳадаф доштем, ки тақсимоти филогенетикии онҳоро харита кунем ва қабатҳои нави ғанишудаи BGC-ро муайян кунем.Бо ин мақсад, мо геномҳои микробҳои баҳриро ба дарахти муътадилшудаи GTDB13 бактериявӣ ва филогенетикии археалӣ ҷойгир кардем ва роҳҳои эҳтимолии биосинтетикиро, ки онҳо рамзгузорӣ мекунанд, фаро гирифтем (расми 2c).Мо дар намунаҳои (усулҳои) оби баҳрӣ, ки бо потенсиали биосинтетикии худ маълуманд, аз қабили цианобактерияҳо (Synechococcus) ва бактерияҳои Proteus, ба монанди Tistrella32,33 ё чанде аз қабатҳои ғанишудаи BGC (бо зиёда аз 15 BGC намояндагӣ мекунанд) ба осонӣ ошкор кардем. маҳсулоти табиӣ.ба монанди Myxococcota (Sandaracinaceae), Rhodococcus ва Planctomycetota34,35,36.Ҷолиб он аст, ки мо дар ин синфҳо якчанд наслҳои қаблан омӯхтанашударо пайдо кардем.Масалан, он намудҳое, ки дорои потенсиали бойтарини биосинтетикӣ дар phyla Planctomycetota ва Myxococcota мебошанд, мутаносибан ба гурӯҳҳо ва наслҳои номбаршуда тааллуқ доштанд (Ҷадвали иловагӣ 3).Якҷоя, ин аз он шаҳодат медиҳад, ки OMD дастрасиро ба маълумоти қаблан номаълуми филогенетикӣ, аз ҷумла микроорганизмҳо таъмин мекунад, ки метавонанд ҳадафҳои нави кашфи фермент ва маҳсулоти табииро намояндагӣ кунанд.
Баъдан, мо клади бо BGC ғанигардидаро на танҳо бо ҳисоб кардани шумораи максималии BGC-ҳои аз ҷониби аъзоёни он рамзгузорӣшуда тавсиф кардем, балки инчунин бо арзёбии гуногунии ин BGC-ҳо, ки басомади намудҳои гуногуни маҳсулоти номзади табииро шарҳ медиҳад (расми 2c ва усулҳо). )..Мо дарёфтем, ки намудҳои гуногуни аз ҷиҳати биосинтетикӣ аз ҷониби MAG-ҳои махсуси тарроҳии бактериявӣ дар ин таҳқиқот муаррифӣ шудаанд.Ин бактерияҳо ба филуми ғайрикорнашавандаи Candidatus Eremiobacterota тааллуқ доранд, ки ба ҷуз аз чанд таҳқиқоти геномикӣ асосан омӯхта нашудааст37,38.Чолиби диккат аст, ки «кариб.Ҷинси Eremiobacterota танҳо дар муҳити заминӣ таҳлил карда шудааст39 ва маълум нест, ки ягон аъзое, ки дар BGC бой шудаанд, дар бар мегирад.Дар ин ҷо мо ҳашт MAG-и як намудро дубора барқарор кардем (шахсияти нуклеотидҳо > 99%) 23. Аз ин рӯ, мо номи намудро пешниҳод менамоем “Candidatus Eudoremicrobium malaspinii”, ки ба номи нереид (нимфаҳои баҳрӣ) гузошта шудааст, ки ин тӯҳфаи зебо дар мифология ва экспедитсияҳои юнонӣ мебошад.'Ка.Тибқи шарҳи филогенетикии 13, E. malaspinii хешовандони қаблан маълум аз сатҳи пайдарпайӣ надоранд ва аз ин рӯ ба як оилаи нави бактериявӣ тааллуқ дорад, ки мо пешниҳод мекунем “Ca.E. malaspinii» ҳамчун намуди намуд ва «Ca.Eudormicrobiaceae" ҳамчун номи расмӣ (Маълумоти иловагӣ).Таҷдиди мухтасари метагеномии 'Ca.Лоиҳаи геномҳои E. malaspinii тавассути вуруди хеле кам, пайдарпайии метагеномии дарозмуддат ва ҷамъбасти мақсадноки як намуна (Усулҳо) ҳамчун як хромосомаи хаттии ягонаи 9,63 Мб бо такрори 75 кб тасдиқ карда шуд.ҳамчун ягона норавшании боқимонда.
Барои муайян кардани контексти филогенетикии ин намуд, мо 40 намуди ба ҳам наздикро дар намунаҳои иловагии метагеномии эукариотикӣ аз экспедитсияи Уқёнуси Тара тавассути барқарорсозии мақсадноки геном ҷустуҷӯ кардем.Ба таври мухтасар, мо хондани метагеномиро ба порчаҳои геномии марбут ба "Ca.E. malaspinii» ва фарзия кард, ки афзоиши сатҳи ҷалб дар ин интихоб аз мавҷудияти хешовандони дигар (методҳо) шаҳодат медиҳад.Дар натиҷа, мо 10 MAG ёфтем, ки омезиши 19 MAG, ки панҷ намудро дар се насл дар дохили як оилаи навтаъсис (яъне “Ca. Eudormicrobiaceae”) намояндагӣ мекунанд.Пас аз санҷиши дастӣ ва назорати сифат (маълумоти васеъ, расми 6 ва маълумоти иловагӣ) мо дарёфтем, ки «Ca.Намудҳои Eudormicrobiaceae нисбат ба дигар аъзои "Са" геномҳои калонтар (8 Мб) ва потенсиали бойи биосинтетикӣ (14 то 22 BGC дар як намуд) доранд.Clade Eremiobacterota (то 7 BGC) (расми 3a–c).
a, Мавқеъҳои филогенетикии панҷ 'Ca.Намудҳои Eudormicrobiaceae сарвати BGC-ро ба хатҳои баҳрии дар ин тадқиқот муайяншуда нишон доданд.Дарахти филогенетикӣ ҳама 'Ca-ро дар бар мегирад.MAG Eremiobacterota ва аъзоёни дигар филаҳо (рақамҳои геномҳо дар қавс) барои заминаи эволютсионӣ (Усулҳо) истифода шуданд.Қабатҳои берунӣ таснифҳоро дар сатҳи оилавӣ («Ca. Eudormicrobiaceae» ва «Ca. Xenobiaceae») ва дар сатҳи синф («Ca. Eremiobacteria») ифода мекунанд.Панҷ намуди дар ин тадқиқот тавсифшуда бо рамзҳои алифбои рақамӣ ва номҳои биномиалӣ пешниҳод карда мешаванд (Маълумоти иловагӣ).б, хуб.Намудҳои Eudormicrobiaceae ҳафт ядрои умумии BGC-ро тақсим мекунанд.Набудани BGC дар синфи A2 аз сабаби нопурра будани намояндагии MAG буд (Ҷадвали иловагӣ 3).BGCҳо хоси "Ca.Amphithomicrobium» ва «Ca.Amphithomicrobium» (кадфаҳои А ва В) нишон дода нашудаанд.в, Ҳама BGC-ҳо ҳамчун "Ca.Eudoremicrobium taraoceanii дар 623 метатранскриптомҳои аз уқёнусҳои Тара гирифташуда ифода ёфтааст.Доираҳои сахт транскрипсияи фаъолро нишон медиҳанд.Доираҳои норанҷӣ тағироти лог2-тағйирёфтаро дар поён ва болотар аз суръати ифодаи генҳои хонагӣ (усулҳо) ифода мекунанд.г, каҷҳои фаровонии нисбӣ (усулҳо) нишон медиҳанд, ки 'Ca.Намудҳои Eudormicrobiaceae дар аксари ҳавзаҳои уқёнусҳо ва дар тамоми сутуни об (аз сатҳ то чуқурии на камтар аз 4000 м) паҳн шудаанд.Дар асоси ин ҳисобҳо, мо дарёфтем, ки 'Ca.E. malaspinii' то 6% ҳуҷайраҳои прокариотӣ дар ҷамоаҳои ғалладонагиҳои пелагии амиқи баҳрро ташкил медиҳад.Мо намудро дар макон мавҷуд мешуморем, агар он дар ягон қисми андозаи қабати умқи додашуда пайдо шавад.IO - уқёнуси Ҳинд, NAO - Атлантикаи Шимолӣ, NPO - Уқёнуси Ором Шимолӣ, RS - Баҳри Сурх, SAO - Атлантикаи Ҷанубӣ, SO - Уқёнуси Ҷанубӣ, SPO - Уқёнуси Ҷанубӣ.
Омӯзиши фаровонӣ ва паҳншавии Ca.Eudormicrobiaceae, ки, чунон ки мо дарёфтем, дар аксари ҳавзаҳои укёнусҳо, инчунин дар тамоми сутуни об бартарӣ дорад (расми 3г).Дар маҳал, онҳо 6% ҷомеаи микробҳои баҳриро ташкил медиҳанд ва онҳоро як ҷузъи муҳими микробиомаи ҷаҳонии баҳрӣ мекунанд.Илова бар ин, мо мазмуни нисбии Ca ёфтем.Намудҳои Eudormicrobiaceae ва сатҳи ифодаи BGC-и онҳо дар фраксияи ғанишудаи эукариотӣ баландтарин буданд (Расми 3c ва маълумоти васеъ, Расми 7), ки таъсири эҳтимолии мутақобила бо моддаҳои заррача, аз ҷумла планктонро нишон медиҳад.Ин мушоҳида ба 'Cа каме шабоҳат дорад.BGCs Eudoremicrobium, ки тавассути роҳҳои маълум маҳсулоти табиии ситотоксикӣ истеҳсол мекунанд, метавонанд рафтори даррандаро нишон диҳанд (Маълумоти иловагӣ ва Маълумоти васеъ, Расми 8), ба монанди дигар даррандаҳо, ки махсусан метаболитҳо ба монанди Myxococcus41 истеҳсол мекунанд.Кашфи Ка.Eudormicrobiaceae дар камтар дастрас (уқёнуси амиқ) ё эукариот, на намунаҳои прокариотӣ метавонанд фаҳмонанд, ки чаро ин бактерияҳо ва гуногунии ғайричашмдошти BGC дар заминаи таҳқиқоти ғизоии табиӣ норавшан боқӣ мемонанд.
Дар ниҳоят, мо кӯшиш кардем, ки ваъдаи кори микробиомаи худро дар кашфи роҳҳои нав, ферментҳо ва маҳсулоти табиӣ ба таври таҷрибавӣ тасдиқ кунем.Дар байни синфҳои гуногуни BGCs, роҳи RiPP маълум аст, ки гуногунии ғании кимиёвӣ ва функсионалиро аз ҳисоби тағиротҳои гуногуни пас аз тарҷумаи пептиди аслӣ аз ҷониби ферментҳои баркамол рамзгузорӣ мекунад42.Пас, мо ду 'Cа интихоб кардем.BGCs Eudoremicrobium' RiPP (Расмҳои 3b ва 4a-e) ба ҳамон як BGC маълум (\(\bar{d}\)MIBiG ва \(\bar{d}\)RefSeq аз 0,2 боло) асос ёфтааст.
a–c, Экспрессияи гетерологии in vitro ва таҳлилҳои ферментативии in vitro як кластери нав (\(\bar{d}\)RefSeq = 0.29) биосинтези RiPP, ки барои намудҳои амиқи баҳр Ca хос аст.E. malaspinii' боиси истехсоли махсулоти дифосфорй гардид.в, тағиротҳо бо истифода аз ҳалли баланд (HR) MS/MS (фрагментация бо ионҳои b ва y дар сохтори химиявӣ нишон дода шудаанд) ва NMR (маълумоти васеъ, расми 9) муайян карда шудаанд.г, ин пептиди фосфоронидашуда монеъияти пасти микромолярии эластазаи нейтрофили ширхӯронро нишон медиҳад, ки дар пептиди назоратӣ ва пептиди дегидратсионӣ (дедратсияи химиявӣ ба вуҷуд омада) мавҷуд нест.Тачриба се маротиба бо натичахои якхела такрор карда шуд.Масалан, ифодаи гетерологии романи дуюми \(\bar{d}\)RefSeq = 0.33)-и биосинтези сафеда вазифаи чор ферментҳои баркамолро, ки пептидҳои асосии 46 аминокислотаро тағир медиҳанд, равшан мекунад.Боқимондаҳо мувофиқи макони тағирот, ки аз ҷониби HR-MS / MS пешбинӣ шудааст, тамғагузории изотопҳо ва таҳлили NMR (Маълумоти иловагӣ) ранг карда мешаванд.Ранги тира нишон медиҳад, ки тағирот дар яке аз ду боқимонда рух медиҳад.Рақам маҷмӯи сохторҳои сершумори гетерологӣ мебошад, ки фаъолияти ҳама ферментҳои баркамолро дар як ядро ​​нишон медиҳад.h, Тасвири маълумоти NMR барои сутунмӯҳра амид N-метилизатсия.Натиҷаҳои пурра дар расм нишон дода шудаанд.10 бо маълумоти васеъ.i, Мавқеи филогенетикии ферментҳои кластери сафедаи баркамол FkbM дар байни ҳама доменҳои FkbM, ки дар пойгоҳи додаи MIBiG 2.0 мавҷуданд, як ферменти ин оиларо бо фаъолияти N-метилтрансфераза ошкор мекунад (Маълумоти иловагӣ).Диаграммаҳои схематикии BGCs (a, e), сохторҳои пептидҳои прекурсорӣ (b, f) ва сохторҳои кимиёвии тахминии маҳсулоти табиӣ (c, g) нишон дода шудаанд.
Роҳи аввалини RiPP (\(\bar{d}\)MIBiG = 0,41, \(\bar{d}\)RefSeq = 0,29) танҳо дар намудҳои амиқ дар баҳр "Ca.E. malaspinii» ва рамзҳои пептид- прекурсор (расми 4а, б).Дар ин ферменти баркамол, мо як домени ягонаи функсионалии гомологиро муайян кардем, ки ба домени дегидратацияи лантипептиди синтаза, ки одатан фосфоризатсия ва хориҷкунии минбаъдаи 43-ро катализ мекунад (Маълумоти иловагӣ).Аз ин рӯ, мо пешгӯӣ мекунем, ки тағир додани пептиди прекурсор чунин деградатсияи ду марҳиларо дар бар мегирад.Аммо, бо истифода аз тандем масс-спектрометрия (MS/MS) ва спектроскопияи резонанси магнитии ядроӣ (NMR) мо пептиди хаттии полифосфориро муайян кардем (расми 4c).Гарчанде ки ғайричашмдошт буд, мо як қатор далелҳоро пайдо кардем, ки маҳсулоти ниҳоӣ будани онро тасдиқ мекунанд: ду мизбони гуногуни гетерологӣ ва бидуни деградатсия дар таҳлилҳои in vitro, муайян кардани пасмондаҳои калидӣ дар макони дегидратсияи каталитикии ферменти баркамол.ҳама аз ҷониби "Ca" барқарор карда шудаанд.Геномҳои E. malaspinii (маълумоти васеъ, расми 9 ва маълумоти иловагӣ) ва дар ниҳоят, фаъолияти биологии маҳсулоти фосфоронидашуда, аммо на шакли хушкшудаи аз ҷиҳати химиявӣ синтезшуда (расми 4 г).Дарвоқеъ, мо дарёфтем, ки он як фаъолияти ингибитории микромолярии протеазаро бар зидди эластазаи нейтрофилӣ нишон медиҳад, ки бо дигар маҳсулоти табиии марбут дар диапазони консентратсия (IC50 = 14,3 μM) 44 муқоиса карда мешавад, сарфи назар аз он, ки нақши экологӣ бояд равшан карда шавад.Дар асоси ин натиҷаҳо, мо пешниҳод мекунем, ки роҳро "фосфептин" номбар кунем.
Ҳолати дуюм як роҳи мураккаби RiPP мебошад, ки ба 'Ca хос аст.Ҷинси Eudoremicrobium (\(\bar{d}\)MIBiG = 0,46, \(\bar{d}\)RefSeq = 0,33) барои рамзгузории маҳсулоти сафедаи табиӣ пешбинӣ шуда буд (расми 4е).Ин роҳҳо таваҷҷӯҳи хоси биотехнологӣ доранд, зеро зичии пешбинишуда ва гуногунии тағироти ғайриоддии кимиёвӣ, ки аз ҷониби ферментҳо, ки аз ҷониби BGCs нисбатан кӯтоҳ рамзгузорӣ шудаанд, муқаррар карда шудаанд45.Мо дарёфтем, ки ин сафеда аз сафедаҳои қаблан тавсифшуда бо он фарқ мекунад, ки он ҳам мотиви асосии NX5N-и поликерамидҳо ва ҳам ҳалқаи лантионинии ланддорнамидҳо 46 надорад.Барои бартараф кардани маҳдудиятҳои шаклҳои ифодаи маъмулии гетерологӣ, мо онҳоро дар якҷоягӣ бо системаи фармоишии Microvirgula aerodenitrificans барои тавсифи чор ферментҳои роҳи баркамол (усулҳо) истифода бурдем.Бо истифода аз маҷмӯи MS/MS, тамғагузории изотопҳо ва NMR, мо ин ферментҳои баркамолро дар ядрои 46-аминокислотаи пептид ошкор кардем (расми 4f,g, маълумоти васеъ, расмҳои 10-12 ва маълумоти иловагӣ).Дар байни ферментҳои баркамол, мо пайдоиши аввалини аъзои оилаи FkbM O-methyltransferase 47-ро дар роҳи RiPP тавсиф кардем ва ғайричашмдошт дарёфтем, ки ин ферменти баркамол устухони N-метилизатсияро ҷорӣ мекунад (расми 4h, i ва маълумоти иловагӣ).Гарчанде ки ин тағирот дар маҳсулоти табиии NRP48 маълум аст, N-метилизатсияи ферментативии пайвандҳои амидӣ як реаксияи мураккаб, вале аз ҷиҳати биотехнологӣ муҳим49 мебошад, ки то ҳол барои оилаи борозинҳои RiPP таваҷҷӯҳ дошт.Хусусият 50,51.Муайян кардани ин фаъолият дар дигар оилаҳои ферментҳо ва RiPP метавонад барномаҳои навро боз кунад ва гуногунии функсионалии сафедаҳо 52 ва гуногунии кимиёвии онҳоро васеъ кунад.Дар асоси тағиротҳои муайяншуда ва дарозии ғайриоддии сохтори маҳсулоти пешниҳодшуда, мо номи роҳро пешниҳод менамоем "питонамид".
Кашфи энзимологияи ғайричашмдошт дар оилаи ферментҳои аз ҷиҳати функсионалӣ тавсифшуда ваъдаи геномикаи экологиро барои кашфиёти нав нишон медиҳад ва инчунин қобилияти маҳдуди хулосабарории функсионалӣ дар асоси гомологияи пайдарпайро нишон медиҳад.Ҳамин тариқ, дар якҷоягӣ бо гузоришҳо дар бораи RiPP-ҳои ғайриканоникии полифосфоризатсияшуда, натиҷаҳои мо барои кӯшишҳои биологияи синтетикӣ барои пурра ошкор кардани ғании функсионалӣ, гуногунрангӣ ва сохторҳои ғайриоддии пайвастагиҳои биохимиявӣ арзиши захиравӣ, вале муҳимро нишон медиҳанд.
Дар ин ҷо мо доираи потенсиали биосинтетикиро, ки аз ҷониби микробҳо рамзгузорӣ шудааст ва контексти геномии онҳо дар микробиомаи ҷаҳонии баҳр нишон дода, ба тадқиқоти оянда тавассути дастрас кардани манбаи натиҷавӣ ба ҷомеаи илмӣ мусоидат мекунад (https://microbiomics.io/ocean/).Мо дарёфтем, ки бисёре аз навовариҳои филогенетикӣ ва функсионалии онро танҳо тавассути барқарорсозии MAGs ва SAGs ба даст овардан мумкин аст, алахусус дар ҷамоаҳои микробҳои аз ҳад истифоданашуда, ки метавонанд кӯшишҳои ояндаи биологиро роҳнамоӣ кунанд.Гарчанде ки мо дар ин ҷо ба 'Cа тамаркуз хоҳем кард.Eudormicrobiaceae" ҳамчун насл, махсусан аз ҷиҳати биосинтетикӣ "истеъдод", бисёре аз BGC-ҳо, ки дар микробиотаи кашфнашуда пешбинӣ шудаанд, эҳтимолан энзимологияҳои қаблан тавсифнашударо рамзгузорӣ мекунанд, ки пайвастагиҳоро бо амалҳои аз ҷиҳати экологӣ ва/ё биотехнологӣ муҳим ба вуҷуд меоранд.
Маҷмӯи додаҳои метагеномӣ аз таҳқиқоти асосии уқёнусшиносӣ ва силсилаи вақт бо умқи кофии пайдарпайӣ барои ҳадди аксар фарогирии ҷомеаҳои микробҳои ҷаҳонии баҳр дар ҳавзаҳои уқёнусҳо, қабатҳои амиқ ва бо мурури замон дохил карда шуданд.Ин маҷмӯаҳои додаҳо (Ҷадвали иловагии 1 ва Расми 1) метагеномикаро аз намунаҳое, ки дар уқёнусҳои Тара ҷамъоварӣ шудаанд (бойшудаи вирусӣ, n = 190; прокариотик бойшуда, n = 180) 12,22 ва экспедитсияи BioGEOTRACES (n = 480) дар бар мегиранд.Силсилаи вақтҳои уқёнусии Ҳавайӣ (HOT, n = 68), Силсилаи вақтҳои Бермуда-Атлантик (BATS, n = 62)21 ва Экспедитсияи Маласпина (n = 58)23.Хониши пайдарпай аз ҳама порчаҳои метагеномӣ барои сифат бо истифода аз BBMap (v.38.71) тавассути нест кардани адаптерҳои пайдарпайӣ аз хондан, хориҷ кардани хонданҳо, ки ба пайдарпайии назорати сифат харита шудаанд (геномҳои PhiX) ва бо истифода аз trimq=14, maq=20 сифати пасти хонишро хориҷ мекунад, maxns = 0 ва minlength = 45. Таҳлилҳои минбаъда бо хондани QC иҷро шуданд ё якҷоя карда шуданд, агар муайян карда шуда бошад (bbmerge.sh minoverlap=16).Пеш аз сохтан бо истифода аз metaSPAdes (v.3.11.1 ё v.3.12 агар лозим бошад) хонишҳои QC ба эътидол оварда шуданд (bnorm.sh ҳадаф = 40, minddepth = 0).Контигҳои скаффолд дар натиҷа (минбаъд - скаффодҳо номида мешаванд) дар ниҳоят аз рӯи дарозӣ (≥1 кб) филтр карда шуданд.
1038 намунаҳои метагеномӣ ба гурӯҳҳо тақсим карда шуданд ва барои ҳар як гурӯҳи намунаҳо, хондани назорати сифати метагеномии ҳамаи намунаҳо ба қавсҳои ҳар як намуна алоҳида мувофиқат карда шуданд, ки дар натиҷа шумораи зерини хондани гурӯҳи қавсаи ҷуфтшуда ба вуҷуд омад: Вирусҳои Marine Tara - ғанигардонидашуда (190×190), Прокариотҳои бойшуда (180×180), BioGEOTRACEES, HOT ва BATS (610×610) ва Маласпина (58×58).Харитасозӣ бо истифода аз Burrows-Wheeler-Aligner (BWA) (v.0.7.17-r1188)54 анҷом дода шуд, ки имкон медиҳад хонишҳо бо сайтҳои дуюмдараҷа (бо истифода аз -a flag) мувофиқ карда шаванд.Ҳамоҳангҳо филтр карда шуданд, то ҳадди аққал 45 пойгоҳ дарозӣ дошта бошанд, ≥97% шабеҳ ва ≥80% хондан доранд.Файлҳои BAM-и натиҷавӣ бо истифода аз скрипти jgi_summarize_bam_contig_depths барои MetaBAT2 (v.2.12.1)55 коркард карда шуданд, то фарогирии дохили ва байнинамунаро барои ҳар як гурӯҳ таъмин кунанд.Ниҳоят, қавсҳо барои баланд бардоштани ҳассосият тавассути иҷрои инфиродӣ MetaBAT2 дар ҳамаи намунаҳо бо –minContig 2000 ва –maxEdges 500 гурӯҳбандӣ карда шуданд. Мо ба ҷои муштзани ансамблӣ MetaBAT2-ро истифода мебарем, зеро он дар санҷишҳои мустақил нишон дода шудааст, ки муштзани ягона самараноктарин аст.ва нисбат ба дигар муштзанҳои маъмулан истифодашаванда 10 то 50 маротиба тезтар аст57.Барои санҷидани таъсири таносуби фаровонӣ, зернамунаи ба таври тасодуфӣ интихобшудаи метагеномика (10 барои ҳар як ду маҷмӯаи маълумоти Уқёнуси Тара, 10 барои BioGEOTRACES, 5 барои ҳар як силсилаи вақт ва 5 барои Маласпина) танҳо намунаҳоро истифода бурд.Намунаҳои дохилӣ барои гирифтани маълумоти фарогирӣ гурӯҳбандӣ карда мешаванд.(Маълумоти Иловагӣ).
Ба таҳлили минбаъда геномҳои иловагӣ (берунӣ) дохил карда шуданд, яъне 830 MAG-ҳои дастӣ интихобшуда аз зермаҷмӯаи маълумоти Tara Oceans26, 5287 SAGs аз маҷмӯи додаҳои GORG20 ва маълумот аз пойгоҳи додаҳои MAR (MarDB v. 4) аз 1707 REF-и ҷудошуда ва 682 SAGs) 27. Барои маҷмӯи додаҳои MarDB, геномҳо дар асоси метамаълумоти дастрас интихоб карда мешаванд, агар навъи намуна ба ифодаи муқаррарии зерин мувофиқат кунад: '[S|s]ingle.?[C|c]ell|[C|c]ulture| [I|i] ҷудошуда».
Сифати ҳар як контейнери метагеномӣ ва геномҳои беруна бо истифода аз CheckM (v.1.0.13) ва ҷараёни кории Lineage Anvi'o (v.5.5.0) 58,59 арзёбӣ карда шуд.Агар CheckM ё Anvi'o дар бораи ≥50% пуррагӣ/пурра ва ≤10% ифлосшавӣ/зиёдатӣ гузориш диҳад, пас ҳуҷайраҳои метагеномӣ ва геномҳои берунаро барои таҳлили баъдӣ захира кунед.Сипас ин холҳо ба пуррагии миёна (mcpl) ва ифлосшавии миёна (mctn) барои тасниф кардани сифати геном аз рӯи меъёрҳои ҷомеа60 ба таври зерин муттаҳид карда шуданд: сифати баланд: mcpl ≥ 90% ва mctn ≤ 5%;сифати хуб: mcpl ≥ 70%, mctn ≤ 10%, сифати миёна: mcpl ≥ 50% ва mctn ≤ 10%, сифати одилона: mcpl ≤ 90% ё mctn ≥ 10%.Пас аз он геномҳои филтршуда бо холҳои сифат (Q ва Q') ба таври зайл алоқаманд карда шуданд: Q = mcpl – 5 x mctn Q' = mcpl – 5 x mctn + mctn x (тағйирёбии шиддат)/100 + 0,5 x log[N50].(дар dRep61 амалӣ карда шудааст).
Барои имкон додани таҳлили муқоисавӣ байни манбаъҳои гуногуни маълумот ва намудҳои геномҳо (MAG, SAG ва REF), 34,799 геномҳо дар асоси шахсияти миёнаи нуклеотидҳои геномӣ (ANI) бо истифода аз dRep (v.2.5.4) истинод карда шуданд.Такрор)61 бо ҳадди 95% ANI28,62 (-comp 0 -con 1000 -sa 0,95 -nc 0,2) ва генҳои маркери як нусхабардорӣ бо истифода аз SpecI63 кластеризатсияи геномҳоро дар сатҳи намудҳо таъмин мекунанд.Барои ҳар як кластери dRep мувофиқи холҳои максималии сифат (Q') дар боло муайяншуда геноми намояндагӣ интихоб карда шуд, ки намояндаи намуд ҳисобида мешуд.
Барои арзёбии суръати харитасозӣ, BWA (v.0.7.17-r1188, -a) барои харитаи ҳама 1038 маҷмӯи хондани метагеномӣ бо 34,799 геноми дар OMD мавҷудбуда истифода шуд.Хонишҳои аз рӯи сифат назоратшаванда дар реҷаи яктарафа харита карда шуданд ва ҳамворҳои натиҷавӣ филтр карда шуданд, то танҳо ҳамворҳои дарозии ≥45 bp нигоҳ дошта шаванд.ва шахсият ≥95%.Таносуби намоиш барои ҳар як намуна фоизи хонишҳои боқимонда пас аз филтратсия ба шумораи умумии хонишҳои назорати сифат тақсим карда мешавад.Бо истифода аз ҳамон равиш, ҳар як аз 1038 метагеном то 5 миллион ворид карда шуд (маълумоти васеъ, расми 1c) ва ба GORG SAG дар OMD ва дар ҳама GEM16 мувофиқат карда шуд.Миқдори MAGs, ки аз оби баҳр дар каталоги GEM16 барқарор карда шудааст, тавассути дархостҳои калидӣ аз манбаъҳои метагеномӣ, интихоби намунаҳои оби баҳр (масалан, бар хилофи таҳшинҳои баҳрӣ) муайян карда шуд.Махсусан, мо “обӣ”-ро ҳамчун “категорияи_экосистема”, “баҳрӣ”-ро ҳамчун “намуди_система” интихоб мекунем ва “макони зист”-ро ҳамчун “уқёнуси амиқ”, “баҳрӣ”, “уқёнуси баҳрӣ”, “баҳрии пелагӣ”, “обҳои баҳрӣ” интихоб мекунем. «Уқёнус», «Оби баҳр», «Оби рӯи баҳр», «Оби рӯи баҳр».Дар натиҷа 5903 MAG (734 сифати баланд) ба 1823 OTU тақсим карда шуд (намоиш дар ин ҷо).
Геномҳои прокариотӣ бо истифода аз GTDB-Tk (v.1.0.2)64 бо параметрҳои пешфарз, ки ба GTDB r89 версияи 13 нигаронида шудаанд.Аннотацияи таксономии як намуд ҳамчун яке аз геномҳои намояндагии он муайян карда мешавад.Ба истиснои эукариотҳо (148 MAG), ҳар як геном бори аввал бо истифода аз прокка (v.1.14.5)65, номгузории генҳои мукаммал, муайян кардани параметрҳои "архея" ё "бактерияҳо" дар ҳолати зарурӣ, ки барои ғайридавлатӣ низ гузориш дода мешавад, шарҳ дода шуд. генҳои рамзгузорӣ.ва минтақаҳои CRISPR, дар байни дигар хусусиятҳои геномӣ.Генҳои пешгӯишавандаро тавассути муайян кардани генҳои универсалии як нусхаи маркер (uscMG) бо истифода аз fetchMG (v.1.2)66 шарҳ диҳед, гурӯҳҳои ортологиро таъин кунед ва бо истифода аз emapper (v.2.0.1)67 дар асоси eggNOG (v.5.0)68 дархост кунед.Пойгоҳи махзани KEGG (10 феврали соли 2020 нашр шудааст) 69. Қадами охирин бо роҳи мувофиқ кардани сафедаҳо ба пойгоҳи додаҳои KEGG бо истифода аз DIAMOND (v.0.9.30)70 бо дархост ва фарогирии мавзӯъ аз ≥70% анҷом дода шуд.Натиҷаҳо минбаъд мувофиқи NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline71 дар асоси суръати бит ≥ 50% аз ҳадди ниҳоии бит (худи пайванд) филтр карда шуданд.Пайдарпайвандҳои генҳо инчунин ҳамчун вуруд барои муайян кардани BGC-ҳо дар геном бо истифода аз antiSMASH (v.5.1.0)72 бо параметрҳои пешфарз ва таркишҳои кластерҳои гуногун истифода шуданд.Ҳама геномҳо ва эзоҳҳо ба OMD ҳамроҳ бо метамаълумоти контекстие, ки дар интернет дастрасанд (https://microbiomics.io/ocean/) тартиб дода шудаанд.
Монанди усулҳои қаблан тавсифшуда12,22 мо CD-HIT (v.4.8.1)-ро барои кластер кардани >56,6 миллион генҳои сафедадор аз геномҳои бактериявӣ ва археалӣ аз OMD ба 95% шахсият ва генҳои кӯтоҳтар (90% фарогирӣ)73 истифода бурдем. >17,7 миллион кластерхои ген.Дарозитарин пайдарпаӣ ҳамчун гени намояндагӣ барои ҳар як кластери ген интихоб карда шуд.Пас аз он 1038 метагеномҳо ба >17,7 миллион аъзои кластери BWA (-a) мувофиқ карда шуданд ва файлҳои BAM дар натиҷа филтр карда шуданд, то танҳо ҳамоҳангӣ бо ≥95% шахсият ва ≥45 ҳамоҳангии асосиро нигоҳ доранд.Фаровонии генҳои бо дарозии нормалшуда бо роҳи аввал ҳисоб кардани замимаҳо аз беҳтарин ҳамоҳангсозии беназир ва сипас барои замимаҳои норавшан, илова кардани ҳисобҳои касрӣ ба генҳои ҳадафи мувофиқ мутаносибан ба шумораи иловаҳои беназири онҳо ҳисоб карда шуд.
Геномҳои васеъшудаи OMD (бо MAG-ҳои иловагӣ аз “Ca. Eudormicrobiaceae”, ба поён нигаред) ба махзани mOTUs74 асбоби таҳлили метагеномӣ (v.2.5.1) барои эҷоди пойгоҳи иттилоотии васеъшудаи mOTU илова карда шуданд.Аз даҳ uscMG танҳо шаш геноми як нусха (23,528 геном) зинда монд.Тавсеаи махзани маълумот ба 4,494 кластерҳои иловагӣ дар сатҳи намудҳо оварда расонд.1038 метагеномҳо бо истифода аз параметрҳои пешфарз mOTU (v.2) таҳлил карда шуданд.Ҳамагӣ 989 геномҳои дар 644 кластерҳои mOTU мавҷудбуда (95% REF, 5% SAG ва 99,9% ба MarDB) аз ҷониби профили MOTU ошкор карда нашудаанд.Ин сарчашмаҳои гуногуни изолятсияи баҳрии геномҳои MarDB-ро инъикос мекунад (аксарияти геномҳои ошкорнашуда бо организмҳои аз таҳшинҳо, мизбонҳои баҳрӣ ва ғайра ҷудошуда алоқаманданд).Барои идома додани тамаркуз ба муҳити кушоди уқёнус дар ин таҳқиқот, мо онҳоро аз таҳлили поёноб хориҷ кардем, агар онҳо ба махзани васеъи mOTU дар ин таҳқиқот таҳия нашудаанд ё дохил карда нашудаанд.
Ҳама BGC-ҳо аз MAG, SAG ва REF дар OMD (ниг. ба боло) бо BGC-ҳои дар ҳама скаффолдҳои метагеноми муайяншуда муттаҳид карда шуданд (antiSMASH v.5.0, параметрҳои пешфарз) ва бо истифода аз BiG-SLICE (v.1.1) (домени PFAM )75 тавсиф карда шуданд.Дар асоси ин хусусиятҳо, мо ҳама масофаҳои косинусро байни BGC ҳисоб кардем ва онҳоро (пайвандҳои миёна) ба GCF ва GCC бо истифода аз ҳадди масофаи мутаносибан 0,2 ва 0,8 гурӯҳбандӣ кардем.Ин остонаҳо мутобиқсозии остонаҳое мебошанд, ки қаблан бо истифода аз масофаи Евклид75 якҷоя бо масофаи косинус истифода мешуданд, ки баъзе хатогиҳоро дар стратегияи кластерсозии аслии BiG-SLICE (Маълумоти иловагӣ) сабук мекунад.
Пас аз он BGC-ҳо филтр карда шуданд, то танҳо ≥5 кб рамзгузорӣшударо дар скафлодҳо нигоҳ доранд, то хатари тақсимшавӣ тавре ки қаблан тавсиф карда шуда буд16 ва истисно кардани REFs ва SAG-ҳои MarDB, ки дар 1038 метагеномҳо пайдо нашудаанд (ба боло нигаред).Ин боиси он гардид, ки дар маҷмӯъ 39,055 BGC аз ҷониби геноми OMD рамзгузорӣ шуда, 14,106-и иловагӣ дар порчаҳои метагеномӣ муайян карда шуданд (яъне ба MAGs якҷоя карда нашудаанд).Ин BGC-ҳои "метогеномӣ" барои ҳисоб кардани таносуби потенсиали биосинтези микробиомаҳои баҳрӣ, ки дар пойгоҳи додаҳо сабт нашудааст, истифода мешуданд (Маълумоти иловагӣ).Ҳар як BGC аз рӯи намудҳои пешгӯии маҳсулот, ки аз ҷониби анти-SMASH ё категорияҳои маҳсулоти дағал, ки дар BiG-SCAPE76 муайян шудаанд, функсионалӣ тавсиф карда шудаанд.Барои пешгирӣ кардани ғарази интихоб дар миқдор (таркиби таксономӣ ва функсионалии GCC/GCF, масофаи GCF ва GCC ба пойгоҳи додаҳо ва фаровонии метагеномии GCF), бо нигоҳ доштани танҳо дарозтарин BGC дар як GCF барои ҳар як намуд, 39,055 BGC минбаъд нусхабардорӣ карда шуданд, ки дар натиҷа 17,689 BGC ба даст омад.
Навоварии GCC ва GCF дар асоси масофаи байни махзани ҳисобшуда (мазани маълумоти RefSeq дар BiG-FAM)29 ва аз тариқи таҷрибавӣ тасдиқшуда (MIBIG 2.0)30 BGC арзёбӣ карда шуд.Барои ҳар яке аз 17,689 намояндагии BGC, мо хурдтарин масофаи косинусро то пойгоҳи додаҳои мувофиқ интихоб кардем.Пас аз он, ин масофаҳои ҳадди аққал мувофиқи GCF ё GCC, мувофиқи мувофиқ, миёна (миёна) ҳисоб карда мешаванд.GCF нав ҳисобида мешавад, агар масофа то базаи маълумот аз 0,2 зиёд бошад, ки ба ҷудоии идеалии байни (миёна) GCF ва истинод мувофиқат кунад.Барои GCC, мо 0.4-ро интихоб мекунем, ки он ду маротиба аз ҳадди муайянкардаи GCF аст, то дар муносибатҳои дарозмуддат бо пайвандҳо баста шавад.
Фаровонии метагеномии BGC ҳамчун миқдори миёнаи генҳои биосинтетикии он (тавре ки аз ҷониби анти-SMASH муайян карда шудааст) аз профилҳои сатҳи генҳо дастрас ҳисоб карда шуд.Пас аз он фаровонии метагеномии ҳар як GCF ё GCC ҳамчун маблағи BGC-ҳои намояндагӣ (аз 17,689) ҳисоб карда шуд.Ин харитаҳои фаровон баъдан барои таркиби ҳуҷайра бо истифода аз ҳисоби ҳар як намунаи mOTU ба эътидол оварда шуданд, ки он инчунин кӯшишҳои пайдарпайро ҳисоб мекард (маълумоти васеъ, расми 1d).Паҳншавии GCF ё GCC ҳамчун фоизи намунаҳо бо фаровонии > 0 ҳисоб карда шуд.
Масофаи Евклиди байни намунаҳо аз профили муқарраршудаи GCF ҳисоб карда шуд.Ин масофаҳо бо истифода аз UMAP77 ҳаҷм кам карда шуданд ва дохилкуниҳои натиҷавӣ барои кластерсозии беназорати зичӣ бо истифода аз HDBSCAN78 истифода шуданд.Миқдори оптималии ҳадди ақали нуқтаҳо барои кластер (ва аз ин рӯ, шумораи кластерҳо), ки аз ҷониби HDBSCAN истифода мешавад, тавассути ҳадди аксар расонидани эҳтимолияти умумии узвияти кластер муайян карда мешавад.Кластерҳои муайяншуда (ва як зернамунаи мутавозуни тасодуфии ин кластерҳо барои ҳисоб кардани ғараз дар таҳлили бисёрварианти пермутационии дисперсия (PERMANOVA)) барои аҳамияти нисбат ба масофаҳои камнашудаи Евклидӣ бо истифода аз PERMANOVA санҷида шуданд.Андозаи миёнаи геноми намунаҳо дар асоси фаровонии нисбии mOTU ва андозаи тахминии геномҳои аъзои геномҳо ҳисоб карда шуд.Аз ҷумла, андозаи миёнаи геномҳои ҳар як mOTU ҳамчун миёнаи андозаи геномҳои аъзои он, ки барои пуррагӣ ислоҳ карда шудаанд (пас аз филтр) ҳисоб карда шуд (масалан, геноми 75% мукаммал бо дарозии 3 Мб андозаи тасҳеҳшуда 4 дорад. Мб).барои геномҳои миёна бо тамомияти ≥70%.Андозаи миёнаи геном барои ҳар як намуна ҳамчун маблағи андозаи геномҳои mOTU, ки аз рӯи фаровонии нисбӣ вазн карда шудааст, ҳисоб карда шуд.
Маҷмӯи филтршудаи BGC-ҳои геномӣ дар OMD дар дарахтони GTDB бактериявӣ ва археалӣ нишон дода шудааст (дар чаҳорчӯбаи ≥5 кб, ба истиснои REF ва SAG MarDB, ки дар 1038 метагеном мавҷуд нестанд, ба боло нигаред) ва категорияҳои пешгӯии маҳсулоти онҳо дар асоси филогенетикӣ мавқеи геном (нигаред ба боло).Мо аввал маълумотро аз рӯи намудҳо коҳиш додем, бо истифода аз геном бо аксари BGC дар ин намуд ҳамчун намояндагӣ.Барои визуализатсия, намояндагон минбаъд ба гурӯҳҳои дарахтон тақсим карда шуданд ва боз, барои ҳар як қабати ҳуҷайравӣ, геноме, ки шумораи зиёди BGCҳоро дар бар мегирад, ҳамчун намоянда интихоб карда шуд.Намудҳои бо BGC бойшуда (ҳадди ақал як геном бо >15 BGC) минбаъд тавассути ҳисоб кардани Индекси гуногунии Шеннон барои намудҳои маҳсулоте, ки дар ин BGCҳо рамзгузорӣ шудаанд, таҳлил карда шуданд.Агар ҳамаи намудҳои пешбинишудаи маҳсулот якхела бошанд, гибридҳои кимиёвӣ ва дигар BGC-ҳои мураккаб (тавре ки аз ҷониби анти-SMAH пешбинӣ шудааст) новобаста аз тартиби онҳо дар кластер (масалан, синтези сафеда-бактериоцин ва бактериоцин-протеопротеин) ба як навъи маҳсулот тааллуқ доранд. бадан).гибридӣ).
ДНК-и боқимонда (тахминан 6 нг) аз намунаи Маласпина MP1648, ки ба намунаи биологии SAMN05421555 мувофиқ аст ва ба маҷмӯи хондани метагеномии Illumina SRR3962772 барои хондани кӯтоҳ мувофиқ аст, мувофиқи протоколи пайдарпайии PacBio бо вуруди ултра паст барои истифодаи намунаи PacBio ambellion kitNA ambellio коркард шудааст. маҷмӯаи (100-980-000) ва маҷмӯаи омодасозии қолаби SMRTbell Express 2.0 (100-938-900).Ба таври мухтасар, ДНК-и боқимонда бо истифода аз Covaris (g-TUBE, 52104) бурида, таъмир ва тоза карда шуд (мӯчаҳои ProNex).Пас аз он ДНК-и тозашуда ба омодасозии китобхона, амплификация, тозакунӣ (мӯчаҳои ProNex) ва интихоби андоза (>6 кб, Blue Pippin) пеш аз марҳилаи ниҳоии тозакунӣ (мӯчаҳои ProNex) ва пайдарпайӣ дар платформаи Sequel II гузаронида мешавад.
Таҷдиди ду соли аввал тақрибан.Барои MAG Eremiobacterota, мо шаш ANI-и иловагӣ > 99% муайян кардем (инҳо дар расми 3 дохил карда шудаанд), ки дар аввал дар асоси холҳои ифлосшавӣ филтр карда шуданд (баъдтар ҳамчун такрори генҳо муайян карда шуданд, ба поён нигаред).Мо инчунин табақаеро ёфтем, ки бо нишони "Ca".Eremiobacterota»-ро аз тадқиқотҳои гуногун23 ва онҳоро дар якҷоягӣ бо ҳашт MAG-и омӯзиши мо ҳамчун истинод барои хондани метагеномӣ аз 633 намунаҳои эукариотик бойшуда (>0,8 микрон) бо истифода аз BWA (v.0.7.17) Ref -r1188, – парчам) барои намунаи поён истифода бурданд. харитасозӣ (5 миллион хондан).Дар асоси харитаҳои хоси ғанисозӣ (бо филтршудаи 95% ҳувияти ҳамоҳангӣ ва 80% фарогирии хондан), 10 метагеном (фарогирии пешбинишуда ≥5 ×) барои ҷамъбаст ва 49 метагеноми иловагӣ (фарогирии пешбинишуда ≥1 ×) барои таносуби мундариҷа интихоб карда шуданд.Бо истифода аз ҳамон параметрҳое, ки дар боло зикр шудаанд, ин намунаҳо ҷамъ карда шуданд ва 10 "Ca" илова карда шуданд.MAG Eremiobacterota барқарор карда шуд.Ин 16 MAG (ба ҳисоб гирифтани дуи аллакай дар пойгоҳи додаҳо) шумораи умумии геномҳоро дар OMD васеъшуда ба 34,815 мерасонад.MAGҳо дар асоси шабоҳати геномӣ ва мавқеи онҳо дар GTDB рутбаҳои таксономӣ дода мешаванд.18 MAG бо истифода аз dRep ба 5 намуд (ANI дохилинамуди >99%) ва 3 насл (ANI intrageneric 85% то 94%) дар дохили як оила ҷудо карда шуданд79.Намояндагони намудҳо дар асоси беайбӣ, ифлосшавӣ ва N50 дастӣ интихоб карда шуданд.Номенклатураи пешниҳодшуда дар Маълумоти иловагӣ оварда шудааст.
Баҳодиҳии якпорчагӣ ва ифлосшавии 'Ca.MAG Eremiobacterota, мо мавҷудияти uscMG ва инчунин маҷмӯаҳои генҳои як нусхаи маркери аз ҷониби CheckM ва Anvi'o истифодашавандаи насл ва доменро арзёбӣ кардем.Муайян кардани 2 нусха аз 40 uscMG бо роҳи азнавсозии филогенетикӣ тасдиқ карда шуд (нигаред ба поён) барои истисно кардани ҳама гуна ифлосшавии эҳтимолӣ (ин ба 5% дар асоси ин 40 генҳои маркер мувофиқат мекунад).Таҳқиқоти иловагии панҷ намояндаи MAGs 'Ca.Сатҳи пасти ифлоскунандаҳо дар ин геномҳои барқароршуда барои намудҳои Eremiobacterota бо истифода аз интерфейси интерактивии Anvi'o дар асоси таносуби фаровонӣ ва пайдарпайӣ тасдиқ карда шуд (Маълумоти иловагӣ)59.
Барои таҳлили филогеномӣ, мо панҷ намояндаи MAG "Ca" -ро интихоб кардем.Eudormicrobiaceae», ҳама намудҳо «Ca.Геномҳои Eremiobacterota ва аъзои дигар филаҳо (аз ҷумла UBP13, Armatimonadota, Patescibacteria, Dormibacterota, Chloroflexota, Cyanobacteria, Actinobacteria ва Planctomycetota) аз GTDB (r89)13 дастрасанд.Ҳамаи ин геномҳо тавре, ки қаблан барои истихроҷи генҳои маркери ягонаи нусхабардорӣ ва шарҳи BGC тавсиф шудааст, шарҳ дода шудаанд.Геномҳои GTDB мувофиқи меъёрҳои беайбӣ ва ифлосшавӣ дар боло ҳифз карда шуданд.Таҳлили филогенетикӣ бо истифода аз ҷараёни кории Anvi'o Phylogenetics59 анҷом дода шуд.Дарахт бо истифода аз IQTREE (v.2.0.3) (имконоти пешфарз ва -bb 1000)80 дар як ҳамбастагии 39 сафедаи тандемии рибосомӣ, ки аз ҷониби Anvi'o муайян карда шудааст (MUSCLE, v.3.8.1551)81 сохта шудааст.Вазифаҳои ӯ ихтисор карда шуданд.барои фаро гирифтани ҳадди аққал 50% геном82 ва Planctomycecota ҳамчун гурӯҳи берунӣ дар асоси топологияи дарахти GTDB истифода мешуд.Як дарахти 40 uscMGs бо истифода аз ҳамон асбобҳо ва параметрҳо сохта шудааст.
Мо Traitar (v.1.1.2)-ро бо параметрҳои пешфарз (фенотип, аз нуклеотидҳо)83 барои пешгӯии хислатҳои умумии микробҳо истифода бурдем.Мо тарзи ҳаёти потенсиалии даррандаро дар асоси индекси пештараи дарранда84, ки аз мундариҷаи гени рамзгузори сафеда дар геном вобаста аст, таҳқиқ кардем.Махсусан, мо DIAMOND-ро барои муқоиса кардани сафедаҳои геном бо пойгоҳи додаи OrthoMCL (v.4)85 истифода мебарем, бо истифода аз имконоти – ҳассостар – ID 25 – query-cover 70 – subject-cover 70 – top 20 ВА ҳисоб кардани генҳои мувофиқ генҳои маркерӣ барои даррандаҳо ва ғайридаррандаҳо.Индекс фарқи байни шумораи аломатҳои дарранда ва ғайридавлатӣ мебошад.Ҳамчун назорати иловагӣ, мо инчунин геноми "Ca" -ро таҳлил кардем.Омили Entotheonella TSY118 ба ассотсиатсияи он бо Ca асос ёфтааст.Eudoremicrobium (андозаи калони геном ва потенсиали биосинтетикӣ).Баъдан, мо робитаҳои эҳтимолии байни генҳои дарранда ва генҳои дарранда ва потенсиали биосинтетикии Ca -ро санҷидем.Eudormicrobiaceae» ва муайян кард, ки на бештар аз як ген (аз ҳама гуна генҳои маркер, яъне гени дарранда/ғайридарранда) бо BGC мувофиқат намекунад, ки BGC сигналҳои даррандаро халалдор намекунад.Шарҳи иловагии геномии репликонҳои шифршуда бо истифода аз TXSSCAN (v.1.0.2) барои тафтиши махсуси системаи секреция, пили ва флагелла86 анҷом дода шуд.
Панҷ намояндаи 'Ca тавассути харитасозии 623 метатранскриптом аз фраксияҳои ғанисозии прокариотӣ ва эукариотии уқёнусҳои Тара харита карда шуданд22,40,87 (бо истифода аз BWA, v.0.7.17-r1188, -парчам).Геномҳои Eudormicrobiaceae.Файлҳои BAM бо FeatureCounts (v.2.0.1)88 пас аз фарогирии 80% хониш ва 95% филтркунии шахсият коркард карда шуданд (бо имконоти FeatureCounts – ибтидоӣ -O –fraction -t CDS,tRNA -F GTF -g ID -p ) Ҳисоб мекунад шумораи воридот ба як ген.Харитаҳои тавлидшуда барои дарозии генҳо ва фаровонии генҳои маркер mOTU (шумораи миёнаи воридкунӣ барои генҳо бо дарозии муқарраршуда> 0) ба эътидол оварда шуданд ва лог ба 22,74 табдил дода шуданд, то ифодаи нисбии ҳар як ҳуҷайраи ҳар як сатҳи генро ба даст оранд, ки ин инчунин шарҳ медиҳад тағирёбанда аз намуна ба намуна ҳангоми пайдарпай.Чунин таносубҳо имкон медиҳанд, ки таҳлили муқоисавӣ, коҳиш додани мушкилоти таркиб ҳангоми истифодаи маълумоти фаровонии нисбӣ.Барои таҳлили минбаъда танҳо намунаҳое, ки аз 5 генҳои 10 маркери mOTU доранд, баррасӣ карда шуданд, то ки қисми кофии геном ошкор карда шавад.
Профили муқарраршудаи транскриптомии 'Ca.E. taraoceanii бо истифода аз UMAP ба коҳиши андозагирӣ дучор шуд ва намояндагии натиҷавӣ барои кластерсозии беназорат бо истифода аз HDBSCAN (ниг. ба боло) барои муайян кардани ҳолати баён истифода шуд.ПЕРМАНОВА аҳамияти фарқияти байни кластерҳои муайяншударо дар фазои фосилаи аслӣ (кам накарда) месанҷад.Ифодаи дифференсиалии байни ин шароитҳо дар саросари геном санҷида шуд (ниг. ба боло) ва 201 роҳи KEGG дар 6 гурӯҳи функсионалӣ муайян карда шуданд, аз ҷумла: BGC, системаи секреция ва генҳои флагеллярӣ аз TXSSCAN, ферментҳои деградатсия (протеаза ва пептидазаҳо) ва дарранда ва ғайридавлатӣ. генҳои дарранда.нишондиҳандаҳои дарранда.Барои ҳар як намуна, мо ифодаи медиании муқарраршударо барои ҳар як синф ҳисоб кардем (дар хотир доред, ки худи ифодаи BGC ҳамчун ифодаи медиании генҳои биосинтетикӣ барои ин BGC ҳисоб карда мешавад) ва барои аҳамият дар иёлотҳо санҷида шуд (санҷиши Крускал-Уоллис барои FDR тасҳеҳ карда шудааст).
Генҳои синтетикӣ аз GenScript ва праймерҳои PCR аз Microsynth харида шуданд.Полимеразаи фузионӣ аз Thermo Fisher Scientific барои тақвияти ДНК истифода шудааст.Плазмидҳои NucleoSpin, gel NucleoSpin ва маҷмӯаи тозакунии PCR аз Macherey-Nagel барои тозакунии ДНК истифода шуданд.Ферментҳои маҳдудкунанда ва лигазаи T4 DNA аз New England Biolabs харида шудаанд.Химияҳои ғайр аз изопропил-β-д-1-тиогалактопиранозид (IPTG) (Биосинт) ва 1,4-дитиотреитол (DTT, AppliChem) аз Sigma-Aldrich харида шуда, бидуни тозакунии минбаъда истифода шуданд.Антибиотикҳои хлорамфеникол (См), дигидрохлориди спектиномицин (Sm), ампициллин (Amp), гентамицин (Gt) ва карбенициллин (Cbn) аз AppliChem харидорӣ карда шуданд.Ҷузъҳои медиавии Bacto Tryptone ва Bacto Yeast Extract аз BD Biosciences харида шудаанд.Трипсин барои пайдарпай аз Promega харида шудааст.
Пайдарпаии генҳо аз анти-SMASH пешгӯии BGC 75.1 гирифта шуданд.E. malaspinii (Маълумоти иловагӣ).
Генҳои embA (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_5), embM (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_4) ва embAM (аз ҷумла минтақаҳои интергенӣ) бо пайдарпаии синхронизатсияи (сохтмони A5) бидуни синхронизатсияи (сохтмони A7) г барои ифодаи E кай.Ген embA ба аввалин макони клонкунии сершумори (MCS1) pACYCDuet-1(CmR) ва pCDFDuet-1(SmR) бо сайтҳои ҷудошавии BamHI ва HindIII зерклон карда шуд.Генҳои embM ва embMopt (кодон оптимизатсияшуда) ба MCS1 pCDFDuet-1(SmR) бо BamHI ва HindIII зерклон карда шуданд ва дар макони дуюми клонкунии сершумори pCDFDuet-1(SmR) ва pRSFDuet-1(KanR) (MCS2) бо НдеИ/Чои.Кассетаи embAM ба pCDFDuet1(SmR) бо сайтҳои ҷудошавии BamHI ва HindIII зерклон карда шуд.Ген orf3/embI (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-scaffold_127-gene_3) тавассути васеъшавии такрории PCR бо истифода аз праймерҳои EmbI_OE_F_NdeI ва EmbI_OE_R_XhoI сохта шудааст, ки бо NdeI/XhoMCC бо истифода аз pDF1/XhoImb ҳазм карда шудааст. ферментҳои маҳдудкунанда (иловагӣ ҷадвал).6).Ҳазми ферментҳои маҳдудкунанда ва бастабандӣ тибқи протоколи истеҳсолкунанда (New England Biolabs) анҷом дода шуд.