Le contenu du génome prédit les préférences cataboliques du carbone des bactéries hétérotrophes

Nature Microbiologie (2023)Citer cet article

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Les bactéries hétérotrophes, c'est-à-dire les bactéries qui utilisent des sources de carbone organique, sont diverses sur le plan taxonomique et fonctionnel selon les environnements. Il est difficile de cartographier les interactions métaboliques et les niches au sein des communautés microbiennes en raison du grand nombre de métabolites qui pourraient servir de sources potentielles de carbone et d’énergie pour les hétérotrophes. Il n’est pas clair si leurs niches métaboliques peuvent être comprises à l’aide de principes généraux, tels qu’un petit nombre de catégories métaboliques simplifiées. Nous effectuons ici le profilage métabolique à haut débit de 186 souches bactériennes hétérotrophes marines cultivées dans des milieux contenant l'un des 135 substrats carbonés afin de déterminer les taux de croissance, les délais et les rendements. Nous montrons que, malgré une grande variabilité à tous les niveaux de taxonomie, les niches cataboliques des bactéries hétérotrophes peuvent être comprises en termes de préférence pour les sources de carbone glycolytique (sucres) ou gluconéogéniques (acides aminés et organiques). Cette préférence est codée par le nombre total de gènes trouvés dans les voies qui alimentent les deux modes d'utilisation du carbone et peut être prédite à l'aide d'un modèle linéaire simple basé sur le nombre de gènes. Cela permet des descriptions grossières des communautés microbiennes en termes de modes prédominants de catabolisme du carbone. La préférence sucre-acide est également associée au contenu génomique en GC et donc aux besoins en carbone-azote de leur protéome codé. Nos travaux révèlent comment l’évolution des génomes bactériens est structurée par des contraintes fondamentales ancrées dans le métabolisme.

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Toutes les données de croissance et génomiques sont disponibles sur https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1. Tous les isolats sont disponibles sur demande auprès de MG (Europe) ou d'OXC (USA). Tous les assemblages génomiques sont disponibles sous BioProjects PRJNA319196 et PRJNA478695, à l'exception des souches 1A06 (PRJNA318805), 12B01 (PRJNA13568), 13B01 (PRJNA318805), DSS-3 (BioSample SAMN02604003) ainsi que AS40, AS56, AS88. et AS94 (PRJNA996876 ). Les données sources sont fournies avec ce document.

Tout le code nécessaire pour reproduire les figures est disponible sur https://doi.org/10.17632/xfh8t8568g.1.

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