304 Irin alagbara, irin welded tube coiled / tubing zhemical zomponent, Biosynthetic Potential of the Global Marine Microbiome

O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Sliders nfihan awọn nkan mẹta fun ifaworanhan.Lo awọn ẹhin ati awọn bọtini atẹle lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan, tabi awọn bọtini idari ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ ifaworanhan kọọkan.

Apejuwe ọja alaye

304 Irin alagbara, irin welded coiled tube / ọpọn
1. Sipesifikesonu: Irin alagbara, irin okun tube / ọpọn
2. Iru: welded tabi laisiyonu
3. Standard: ASTM A269, ASTM A249
4. Irin alagbara, irin okun tube OD: 6mm si 25.4MM
5. Ipari: 600-3500MM tabi gẹgẹbi ibeere alabara.
6. Iwọn odi: 0.2mm si 2.0mm.

7. Ifarada: OD: +/-0.01mm;Sisanra: +/- 0.01%.

8. Iwọn iho inu okun: 500MM-1500MM (le ṣe atunṣe ni ibamu si awọn ibeere alabara)

9. Coil iga: 200MM-400MM (le tunṣe ni ibamu si awọn ibeere onibara)

10. Dada: Imọlẹ tabi annealed
11. Ohun elo: 304, 304L, 316L, 321, 301, 201, 202, 409, 430, 410, alloy 625, 825, 2205, 2507, ati be be lo.
12. Iṣakojọpọ: awọn baagi hun ni apoti igi, pallet onigi, ọpa igi, tabi gẹgẹbi ibeere alabara
13. Idanwo: paati kemikali, agbara ikore, agbara fifẹ, wiwọn lile
14. Ẹri: Ẹni kẹta (fun apẹẹrẹ: SGS TV) ayewo, ati be be lo.
15. Ohun elo: Ohun ọṣọ, ohun ọṣọ, gbigbe epo, oluyipada ooru, ṣiṣe iṣinipopada, ṣiṣe iwe, ọkọ ayọkẹlẹ, ṣiṣe ounjẹ, iṣoogun, ati bẹbẹ lọ.

Awọn agbegbe makirobia Adayeba jẹ ti phylogenetic ati ti iṣelọpọ agbara.Ni afikun si awọn ẹgbẹ ti ko ni oye ti awọn ohun alumọni1, iyatọ yii tun ni agbara ọlọrọ fun wiwa ti awọn ensaemusi pataki ti ilolupo ati imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ ati awọn agbo ogun biokemika2,3.Bibẹẹkọ, kikọ ẹkọ oniruuru yii lati pinnu awọn ipa ọna genomic ti o ṣepọ iru awọn agbo ogun ati so wọn mọ awọn agbalejo wọn jẹ ipenija.Agbara biosynthetic ti awọn microorganisms ti o wa ni ita gbangba jẹ aimọ pupọ julọ nitori awọn idiwọn ninu itupalẹ gbogbo data ipinnu genome lori iwọn agbaye.Nibi, a ṣawari awọn oniruuru ati oniruuru ti awọn iṣupọ jiini biosynthetic ni okun nipa sisọpọ nipa awọn genomes microbial 10,000 lati awọn sẹẹli ti o gbin ati awọn sẹẹli ẹyọkan pẹlu diẹ sii ju 25,000 awọn genomes tuntun ti a tun ṣe lati diẹ sii ju 1,000 awọn ayẹwo omi okun.Awọn akitiyan wọnyi ti ṣe idanimọ nipa 40,000 putative pupọ julọ awọn iṣupọ jiini biosynthetic tuntun, diẹ ninu eyiti a ti rii ni awọn ẹgbẹ phylogenetic ti a ko fura tẹlẹ.Ninu awọn olugbe wọnyi, a ṣe idanimọ idile kan ti o ni ilọsiwaju ninu awọn iṣupọ jiini biosynthetic (“Candidatus Eudormicrobiaceae”) ti o jẹ ti phylum kokoro-arun ti ko gbin ati pẹlu diẹ ninu awọn microorganisms oniruuru biosynthetically julọ ni agbegbe yii.Ninu iwọnyi, a ti ṣe afihan awọn ọna phosphatase-peptide ati awọn ipa ọna pytonamide, ni idamo awọn iṣẹlẹ ti ẹya-ara idapọ bioactive dani ati enzymology, ni atele.Ni ipari, iwadi yii ṣe afihan bi awọn ilana ti o da lori microbiome ṣe le jẹ ki iṣawari ti awọn enzymu ti a ko ṣalaye tẹlẹ ati awọn ounjẹ adayeba ni microbiota ti ko loye ati agbegbe.
Awọn microbes wakọ awọn iyipo biogeochemical agbaye, ṣetọju awọn oju opo wẹẹbu ounje, ati jẹ ki awọn ohun ọgbin ati awọn ẹranko ni ilera5.Filogenetic nla wọn, iṣelọpọ iṣelọpọ ati oniruuru iṣẹ ṣe aṣoju agbara ọlọrọ fun wiwa taxa1 tuntun, awọn enzymu ati awọn agbo ogun biokemika, pẹlu awọn ọja adayeba6.Ni awọn agbegbe ilolupo, awọn ohun alumọni wọnyi pese awọn microorganisms pẹlu ọpọlọpọ awọn iṣẹ iṣe-ara ati ilolupo, lati ibaraẹnisọrọ si idije 2, 7.Ni afikun si awọn iṣẹ atilẹba wọn, awọn ọja adayeba wọnyi ati awọn ipa ọna iṣelọpọ ti jiini pese awọn apẹẹrẹ fun imọ-ẹrọ ati awọn ohun elo itọju ailera2,3.Idanimọ iru awọn ipa ọna ati awọn asopọ ti ni irọrun pupọ nipasẹ iwadi ti awọn microbes ti o gbin.Bibẹẹkọ, awọn iwadii taxonomic ti awọn agbegbe adayeba ti fihan pe opo julọ ti awọn microorganisms ko ti gbin8.Iyatọ aṣa yii ṣe opin agbara wa lati lo nilokulo oniruuru iṣẹ ṣiṣe ti koodu nipasẹ ọpọlọpọ awọn microbes4,9.
Lati bori awọn idiwọn wọnyi, awọn ilọsiwaju imọ-ẹrọ ni ọdun mẹwa sẹhin ti gba awọn oniwadi laaye lati taara (ie, laisi aṣa iṣaaju) lẹsẹsẹ awọn ajẹkù DNA microbial lati gbogbo awọn agbegbe (metagenomics) tabi awọn sẹẹli ẹyọkan.Agbara lati ṣajọ awọn ajẹkù wọnyi sinu awọn ajẹkù genome nla ati tun ṣe ọpọlọpọ awọn genomes ti a pejọ metagenomically (MAGs) tabi awọn genomes ti o pọ si (SAGs), ni atele, ṣii aye pataki fun awọn iwadii taxocentric ti microbiome (ie, awọn agbegbe microbial ati microbiome).pave titun ona.awọn ohun elo jiini ti ara ni agbegbe ti a fun) 10,11,12.Nitootọ, awọn ijinlẹ aipẹ ti gbooro pupọ aṣoju phylogenetic ti oniruuru makirobia lori Earth1, 13 ati pe o ti ṣafihan pupọ ti oniruuru iṣẹ ṣiṣe ni awọn agbegbe makirobia kọọkan ti ko ni aabo tẹlẹ nipasẹ awọn ilana itọka apilẹṣẹ microorganism ti aṣa (REFs)14.Agbara lati gbe oniruuru iṣẹ ṣiṣe ti a ko ṣe awari ni aaye ti jiini agbalejo (ie, ipinnu genome) jẹ pataki fun asọtẹlẹ bi awọn laini makirobia ti a ko mọ tẹlẹ ti o ṣee ṣe koodu awọn ọja adayeba tuntun15,16 tabi fun wiwa iru awọn agbo ogun pada si olupilẹṣẹ atilẹba wọn17.Fun apẹẹrẹ, apapọ metagenomic ati ọna itupalẹ genomic sẹẹli kan ti yori si idanimọ Candidatus Entotheonella, ẹgbẹ kan ti awọn kokoro arun ti o ni ibatan kanrinkan ti iṣelọpọ ti iṣelọpọ, bi awọn olupilẹṣẹ ti ọpọlọpọ awọn agbara oogun18.Bibẹẹkọ, laibikita awọn igbiyanju aipẹ ni iwadii jinomiki ti awọn agbegbe makirobia oniruuru, 16,19 diẹ sii ju ida meji ninu meta ti data metagenomic agbaye fun okun nla ti Earth ti awọn ilolupo16,20 ṣi nsọnu.Nitorinaa, ni gbogbogbo, agbara biosynthetic ti microbiome omi okun ati agbara rẹ bi ibi-ipamọ ti enzymatic aramada ati awọn ọja adayeba ko ni ikẹkọ pupọ.
Lati ṣawari agbara biosynthetic ti awọn microbiomes omi ni iwọn agbaye, a kọkọ ṣajọpọ awọn genomes microbial ti omi ti a gba ni lilo awọn ọna ti o gbẹkẹle aṣa ati awọn ọna ti kii ṣe aṣa lati ṣẹda ibi ipamọ data nla ti phylogenetics ati iṣẹ jiini.Idanwo data data yii ṣe afihan ọpọlọpọ awọn iṣupọ jiini biosynthetic (BGCs), pupọ julọ eyiti o jẹ ti idile iṣupọ apilẹṣẹ ti a ko tii mọ.Ni afikun, a ṣe idanimọ idile kokoro arun ti a ko mọ ti o ṣe afihan iyatọ ti a mọ ga julọ ti awọn BGC ni okun ṣiṣi titi di oni.A yan iṣelọpọ ribosomal meji ati awọn ipa ọna peptide (RiPP) ti a yipada lẹhin-itumọ fun afọwọsi idanwo ti o da lori awọn iyatọ jiini wọn lati awọn ipa ọna ti a mọ lọwọlọwọ.Ifarabalẹ iṣẹ-ṣiṣe ti awọn ipa ọna wọnyi ti ṣafihan awọn apẹẹrẹ airotẹlẹ ti enzymology bakanna bi awọn agbo ogun dani ti igbekalẹ pẹlu iṣẹ inhibitory protease.
Ni akọkọ, a ṣe ifọkansi lati ṣẹda orisun data agbaye fun itupalẹ genome, ni idojukọ lori awọn paati kokoro-arun ati awọn paati archaeal.Ni ipari yii, a ṣajọpọ data metagenomic ati awọn ayẹwo omi okun 1038 lati 215 awọn aaye iṣapẹẹrẹ ti pin kaakiri agbaye (ipin latitude = 141.6 °) ati ọpọlọpọ awọn fẹlẹfẹlẹ jinlẹ (lati 1 si 5600 m ni ijinle, ti o bo pelagic, mesopelagic ati awọn agbegbe abyssal).Background21,22,23 (Fig. 1a, data ti o gbooro sii, Fig. 1a ati Tabili Imudara 1).Ni afikun si ipese agbegbe agbegbe jakejado, awọn ayẹwo yiyan yiyan gba wa laaye lati ṣe afiwe ọpọlọpọ awọn paati ti microbiome omi, pẹlu ọlọjẹ-ọlọrọ (<0.2 µm), ọlọrọ prokaryotic (0.2–3 µm), ọlọrọ patiku (0.8 µm) ).-20 µm) ati awọn ileto ti ko ni kokoro (> 0.2 µm).
a, Lapapọ 1038 awọn genomes ti o wa ni gbangba (metagenomics) ti awọn agbegbe microbial ti omi ti a gba lati awọn ipo 215 ti a pin kaakiri agbaye (62°S si 79°N ati 179°W si 179°E.).Awọn alẹmọ maapu © Esri.Awọn orisun: GEBCO, NOAA, CHS, OSU, UNH, CSUMB, National Geographic, DeLorme, NAVTEQ, ati Esri.b, awọn metagenomes wọnyi ni a lo lati tun ṣe MAGs (awọn ọna ati alaye afikun), eyiti o yatọ ni iwọn ati didara (awọn ọna) ninu awọn ipilẹ data (ti samisi ni awọ).Awọn MAGs ti a tun ṣe ni afikun pẹlu awọn genomes ti o wa ni gbangba (ita), pẹlu MAG26 ti a fi ọwọ ṣe, SAG27 ati REF.27 Ṣe akopọ OMD.c, ni akawe si awọn ijabọ iṣaaju ti o da lori SAG (GORG) 20 tabi MAG (GEM) 16, OMD ṣe ilọsiwaju isọdi-ara-ara ti awọn agbegbe microbial ti omi (oṣuwọn maapu kika metagenomic; ọna) nipasẹ awọn igba meji si mẹta pẹlu aṣoju deede diẹ sii ni ijinle ati latitude..<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 kikojọpọ sinu ipele awọn iṣupọ eya (95% tumọ si idanimọ nucleotide) n ṣe idanimọ lapapọ ti O fẹrẹ to awọn eya 8300, diẹ sii ju idaji eyiti ko ti ṣe afihan tẹlẹ ni ibamu si awọn asọye taxonomic nipa lilo GTDB (ẹya 89) e, ipinya awọn ẹya nipasẹ iru jiini fihan pe MAG, SAG ati awọn REFs ṣe iranlowo fun ara wọn daradara ni afihan iyatọ phylogenetic ti microbiome omi.Ni pato, 55%, 26% ati 11% ti eya naa jẹ pato fun MAG, SAG ati REF, lẹsẹsẹ.BATS, Bermuda Atlantic Time Series;GEM, awọn genomes ti microbiome ti Earth;GORG, jiini itọkasi okun agbaye;Gbona, Hawahi Ocean akoko jara.
Lilo dataset yii, a tun ṣe apapọ 26,293 MAGs, pupọ julọ kokoro-arun ati archaeal (Fig. 1b ati data ti o gbooro, Fig. 1b).A ṣẹda awọn MAGs wọnyi lati awọn apejọ lati lọtọ dipo awọn ayẹwo metagenomic ti a ṣajọpọ lati ṣe idiwọ iṣubu ti iyatọ ti ara ẹni laarin awọn ayẹwo lati awọn ipo oriṣiriṣi tabi awọn aaye akoko (awọn ọna).Ni afikun, a ṣe akojọpọ awọn ajẹkù genomic ti o da lori awọn ibamu itankalẹ wọn kọja nọmba nla ti awọn ayẹwo (lati awọn ayẹwo 58 si 610, da lori iwadi; ọna).A rii pe eyi jẹ akoko ti n gba ṣugbọn igbesẹ pataki24 ti o fo ni ọpọlọpọ awọn iṣẹ atunkọ MAG16, 19, 25 ati pe o ni ilọsiwaju pupọ (2.7-agbo ni apapọ) ati didara (+ 20% ni apapọ) ti awọn jiini.tun ṣe lati inu metagenome omi ti a ṣe iwadi nibi (data ti o gbooro sii, Fig. 2a ati alaye afikun).Lapapọ, awọn akitiyan wọnyi yorisi ilosoke 4.5-agbo ninu awọn MAGs microbial Marine (6-agbo ti o ba jẹ pe awọn MAGs ti o ga julọ ni a gbero) ni akawe si awọn orisun MAG ti o ni kikun julọ ti o wa loni16 (Awọn ọna).Eto MAG tuntun ti a ṣẹda lẹhinna ni idapo pẹlu ọwọ ọwọ 830 MAG26s, 5969 SAG27s ati 1707 REFs.Ẹya mẹtadinlọgbọn ti awọn kokoro arun oju omi ati archaea ṣe akojọpọ akojọpọ ti awọn genomes 34,799 (Fig. 1b).
Lẹhinna a ṣe ayẹwo awọn orisun tuntun ti a ṣẹda lati mu agbara rẹ dara lati ṣe aṣoju awọn agbegbe microbial ti omi ati ṣe ayẹwo ipa ti iṣakojọpọ awọn oriṣi jiometirika oriṣiriṣi.Ni apapọ, a rii pe o bo isunmọ 40-60% ti data metagenomic omi okun (Figure 1c), ni igba meji si mẹta agbegbe ti awọn ijabọ MAG-nikan ti tẹlẹ ni ijinle mejeeji ati latitude Diẹ sii 16 tabi SAG20.Ni afikun, lati ṣe wiwọn oniruuru taxonomic ni awọn akojọpọ ti iṣeto, a ṣe alaye gbogbo awọn genomes nipa lilo ohun elo irinṣẹ Genome Taxonomy Database (GTDB) (awọn ọna) ati lo idanimọ nucleotide jakejado genomi ti 95%.28 lati ṣe idanimọ awọn iṣupọ eya 8,304 (awọn eya).Meji ninu meta ti awọn eya wọnyi (pẹlu awọn clades tuntun) ko ti han tẹlẹ ninu GTDB, eyiti 2790 ti ṣe awari ni lilo MAG ti a tun ṣe ninu iwadi yii (Fig. 1d).Ni afikun, a rii pe awọn oriṣiriṣi awọn genomes jẹ ibaramu gaan: 55%, 26%, ati 11% ti awọn eya ti o jẹ patapata ti MAG, SAG, ati REF, lẹsẹsẹ (Fig. 1e).Ni afikun, MAG bo gbogbo awọn oriṣi 49 ti a rii ninu iwe omi, lakoko ti SAG ati REF nikan ṣe aṣoju 18 ati 11 ninu wọn, ni atele.Sibẹsibẹ, SAG dara julọ ṣe afihan iyatọ ti awọn clades ti o wọpọ julọ (data ti o gbooro, Fig. 3a), gẹgẹbi awọn Bacteria Pelagic (SAR11), pẹlu SAG ti o bo fere 1300 eya ati MAG nikan 390 eya.Ni pataki, awọn REFs ṣọwọn ni agbekọja pẹlu MAGs tabi SAG ni ipele eya ati aṣoju> 95% ti isunmọ awọn genomes 1000 ti a ko rii ni awọn eto metagenomic okun ti o ṣii ti a ṣe iwadi nibi, nipataki nitori awọn ibaraenisepo pẹlu awọn iru miiran ti awọn apẹẹrẹ omi ti o ya sọtọ (fun apẹẹrẹ awọn gedegede). .tabi alabaṣepọ).Lati jẹ ki o wa ni ibigbogbo si agbegbe imọ-jinlẹ, orisun jiini jiini omi okun yii, eyiti o tun pẹlu awọn ajẹkù ti a ko sọtọ (fun apẹẹrẹ, lati awọn phages asọtẹlẹ, awọn erekuṣu genomic, ati awọn ajẹkù genome fun eyiti data ti ko to fun atunkọ MAG), le ṣe afiwe pẹlu data taxonomic .Wọle si awọn asọye pẹlu iṣẹ apilẹṣẹ ati awọn aye asọye ninu aaye data Microbiology Ocean (OMD; https://microbiomics.io/ocean/).
Lẹhinna a gbera lati ṣawari ọlọrọ ati aratuntun ti agbara biosynthetic ni awọn microbiomes ti okun ṣiṣi.Ni ipari yii, a kọkọ lo antiSMASH fun gbogbo awọn MAGs, SAGs, ati awọn REF ti a rii ni 1038 metagenomes (awọn ọna) lati sọ asọtẹlẹ lapapọ ti 39,055 BGCs.Lẹhinna a ṣe akojọpọ iwọnyi si 6907 awọn GCF ti kii ṣe laiṣe ati awọn olugbe iṣupọ jiini 151 (GCCs; Tabili Iyọnda 2 ati awọn ọna) lati ṣe akọọlẹ fun apọju atorunwa (ie, BGC kanna ni o le ṣe koodu ni awọn genomes pupọ) ati data metagenomic Fragmentation ti awọn BGCs ogidi.Awọn BGC ti ko pe ko pọ si ni pataki, ti eyikeyi (Alaye Afikun), nọmba awọn GCF ati awọn GCC, ni atele, ti o ni o kere ju ọmọ ẹgbẹ BGC kan mule ni 44% ati 86% awọn ọran.
Ni ipele GCC, a ri ọpọlọpọ awọn RiPP ti a sọtẹlẹ ati awọn ọja adayeba miiran (Fig. 2a).Lara wọn, fun apẹẹrẹ, arylpolyenes, carotenoids, ectoines, ati siderophores jẹ ti awọn GCC pẹlu pinpin phylogenetic jakejado ati opo pupọ ninu awọn metagenomes nla, eyiti o le tọka si isọdi jakejado ti awọn microorganisms si agbegbe okun, pẹlu resistance si awọn ẹya atẹgun ifaseyin. oxidative ati wahala osmotic..tabi gbigba irin (alaye diẹ sii).Oniruuru iṣẹ ṣiṣe ṣe iyatọ pẹlu itupalẹ aipẹ ti isunmọ 1.2 milionu BGC laarin isunmọ 190,000 genomes ti o fipamọ sinu ibi ipamọ data NCBI RefSeq (BiG-FAM/RefSeq, lẹhinna tọka si RefSeq)29, eyiti o fihan pe nonribosomal Synthetase peptides (NRPS) ati polyase (PKS) BGC (Alaye Afikun).A tun rii awọn 44 (29%) GCC nikan ti o ni ibatan si eyikeyi RefSeq BGC (\(\bar{d}\) RefSeq> 0.4; Fig. 2a ati awọn ọna) ati 53 (35%) GCCs nikan ni MAG, ti n ṣe afihan agbara ti o pọju lati ṣawari awọn kemikali ti a ko ṣe alaye tẹlẹ ni OMD.Ni fifunni pe ọkọọkan awọn GCC wọnyi ṣee ṣe aṣoju awọn iṣẹ ṣiṣe biosynthetic ti o yatọ pupọ, a ṣe itupalẹ data siwaju ni ipele GCF ni igbiyanju lati pese akojọpọ alaye diẹ sii ti awọn BGC ti asọtẹlẹ si koodu fun awọn ọja adayeba ti o jọra29.Apapọ 3861 (56%) ti a damọ awọn GCF ko ni lqkan pẹlu RefSeq, ati>97% ti awọn GCF ko si ni MIBiG, ọkan ninu awọn apoti isura infomesonu ti o tobi julọ ti awọn BGC ti a fọwọsi idanwo (Aṣayan 2b).Lakoko ti kii ṣe iyalẹnu lati ṣe awari ọpọlọpọ awọn ipa ọna aramada ti o pọju ni awọn eto ti ko ni ipoduduro daradara nipasẹ jiini itọkasi, ọna wa fun piparẹ awọn BGCs sinu awọn GCF ṣaaju ṣiṣe aṣepari yatọ si awọn ijabọ iṣaaju 16 ati gba wa laaye lati pese iṣiro aibikita ti aratuntun.Pupọ julọ oniruuru tuntun (3012 GCF tabi 78%) ni ibamu si awọn terpenes asọtẹlẹ, RiPP tabi awọn ọja adayeba miiran, ati pupọ julọ (1815 GCF tabi 47%) jẹ koodu ni awọn iru aimọ nitori agbara biosynthetic wọn.Ko dabi awọn iṣupọ PKS ati NRPS, awọn BGC iwapọ wọnyi ko ṣeeṣe lati pinya lakoko apejọ metagenomic 31 ati gba akoko diẹ sii- ati ijuwe iṣẹ ṣiṣe awọn orisun ti awọn ọja wọn.
Apapọ awọn BGC 39,055 ni a ṣe akojọpọ si 6,907 GCFs ati 151 GCCs.a, data oniduro (ti abẹnu ita).Iṣakojọpọ akoso ti awọn ijinna BGC ti o da lori GCC, 53 eyiti o wa titi nipasẹ MAG nikan.GCC ni awọn BGCs lati oriṣiriṣi taxa (igbohunsafẹfẹ iyipada ln) ati awọn kilasi BGC oriṣiriṣi (iwọn Circle ni ibamu si igbohunsafẹfẹ rẹ).Fun GCC kọọkan, Layer ita duro fun nọmba awọn BGCs, itankalẹ (ogorun ti awọn ayẹwo), ati ijinna (iwọn BGC cosine ijinna (min(dMIBiG)))) lati BiG-FAM si BGC.Awọn GCC pẹlu awọn BGC ti o ni ibatan pẹkipẹki si awọn BGC ti a ṣe ayẹwo idanwo (MIBiG) jẹ afihan pẹlu awọn ọfa.b Ifiwera GCF pẹlu asọtẹlẹ (BiG-FAM) ati idanwo idanwo (MIBiG) BGCs, 3861 tuntun (d–> 0.2) GCF ni a rii.Pupọ julọ (78%) ti koodu wọnyi fun RiPP, terpenes, ati awọn ọja adayeba putative miiran.c, gbogbo awọn genomes ti o wa ninu OMD ti a rii ni 1038 metagenomes omi oju omi ni a gbe sinu igi ipilẹ GTDB lati ṣafihan agbegbe phylogenetic ti OMD.Clades laisi eyikeyi awọn genomes ninu OMD jẹ afihan ni grẹy.Nọmba awọn BGC ni ibamu si nọmba ti o tobi julọ ti awọn BGC ti a sọtẹlẹ fun genome ni clade ti a fun.Fun mimọ, 15% ti o kẹhin ti awọn apa ti ṣubu.Awọn itọka tọkasi awọn clades ọlọrọ ni BGC (> 15 BGC), pẹlu ayafi ti Mycobacterium, Gordonia (keji nikan si Rhodococcus), ati Crocosphaera (keji nikan si Synechococcus).d, Aimọ c.Eremiobacterota ṣe afihan iyatọ biosynthetic ti o ga julọ (itọka Shannon ti o da lori iru ọja adayeba).Ẹgbẹ kọọkan jẹ aṣoju jiini pẹlu awọn BGC pupọ julọ ninu eya naa.T1PKS, PKS iru I, T2/3PKS, PKS iru II ati iru III.
Ni afikun si ọlọrọ ati aratuntun, a ṣe iwadii igbekalẹ biogeographic ti agbara biosynthetic ti microbiome omi.Pipọpọ awọn ayẹwo nipasẹ apapọ nọmba ẹda ẹda GCF metagenomic (Awọn ọna) fihan pe latitude kekere, dada, prokaryotic-ọlọrọ ati awọn agbegbe talaka-ọlọjẹ, pupọ julọ lati dada tabi omi oorun ti o jinlẹ, jẹ ọlọrọ ni RiPP ati BGC terpenes.Ni idakeji, pola, okun-jinle, kokoro-ati awọn agbegbe ọlọrọ patiku ni o ni nkan ṣe pẹlu awọn opo ti o ga julọ ti NRPS ati PKS BGC (data ti o gbooro, Fig. 4 ati alaye afikun).Nikẹhin, a rii pe awọn agbegbe otutu ti o ni ikẹkọ daradara ati awọn agbegbe pelagic jẹ awọn orisun ti o ni ileri julọ ti awọn terpenes tuntun (Eya Augmented Data).Agbara ti o ga julọ fun PKS, RiPP ati awọn ọja adayeba miiran (Figure 5a pẹlu data ti o gbooro).
Lati ṣe iranlowo iwadi wa ti agbara biosynthetic ti awọn microbiomes omi, a ni ero lati ya aworan pinpin phylogenetic wọn ati ṣe idanimọ awọn clades ti o ni ilọsiwaju BGC tuntun.Ni ipari yii, a gbe awọn genomes ti awọn microbes omi sinu deede GTDB13 kokoro-arun ati igi phylogenetic archaeal ati bò awọn ipa ọna biosynthetic putative ti wọn fi koodu sii (Fig. 2c).A ti ni irọrun rii ọpọlọpọ awọn clades ti o ni ilọsiwaju BGC (ti o jẹ aṣoju nipasẹ awọn BGC 15) ni awọn ayẹwo omi okun (awọn ọna) ti a mọ fun agbara biosynthetic wọn, gẹgẹbi cyanobacteria (Synechococcus) ati kokoro arun Proteus, gẹgẹ bi Tistrella32,33, tabi ni ifamọra akiyesi laipẹ fun wọn. awọn ọja adayeba.bii Myxococcota (Sandaracinaceae), Rhodococcus ati Planctomycetota34,35,36.O yanilenu, a rii ọpọlọpọ awọn iran ti a ko ti ṣawari tẹlẹ ninu awọn clades wọnyi.Fun apẹẹrẹ, awọn eya wọnyẹn ti o ni agbara biosynthetic ti o lọrọ julọ ni phyla Planctomycetota ati Myxococcota jẹ ti awọn aṣẹ oludije ti a ko mọ ati gbogbo eniyan, ni atele (Afikun Tabili 3).Papọ, eyi ni imọran pe OMD n pese iraye si alaye phylogenetic ti a ko mọ tẹlẹ, pẹlu awọn microorganisms, eyiti o le ṣe aṣoju awọn ibi-afẹde tuntun fun henensiamu ati iṣawari ọja adayeba.
Nigbamii ti, a ṣe afihan BGC-idaraya clade nipasẹ kii ṣe kika nọmba ti o pọju ti awọn BGC ti koodu nipasẹ awọn ọmọ ẹgbẹ rẹ, ṣugbọn tun nipa ṣiṣe iṣiro iyatọ ti awọn BGC wọnyi, eyiti o ṣe alaye igbohunsafẹfẹ ti awọn oriṣiriṣi oriṣi ti awọn ọja oludije adayeba (Fig. 2c ati awọn ọna )..A rii pe awọn eya oniruuru biosynthetically julọ jẹ aṣoju nipasẹ awọn MAGs kokoro-arun ti a ṣe ni pataki ninu iwadii yii.Awọn kokoro arun wọnyi jẹ ti phylum Candidatus Eremiobacterota ti a ko gbin, eyiti o jẹ aibikita pupọ laisi awọn iwadii jinomiki diẹ37,38.O jẹ akiyesi pe “ca.Iwin Eremiobacterota ni a ti ṣe atupale nikan ni agbegbe ilẹ-aye39 ati pe a ko mọ pe o ni eyikeyi ọmọ ẹgbẹ ti o ni idarasi ni BGC.Nibi ti a tun ṣe awọn MAGs mẹjọ ti iru kanna (idanimọ nucleotide> 99%) 23. Nitorina a dabaa orukọ eya "Candidatus Eudoremicrobium malaspinii", ti a npè ni lẹhin nereid (okun nymph), ẹbun ti o dara julọ ni awọn itan aye atijọ Giriki ati awọn irin-ajo.'Ka.Gẹgẹbi alaye phylogenetic 13, E. malaspinii ko ni ibatan ti a mọ tẹlẹ ni isalẹ ipele ọkọọkan ati nitorinaa jẹ ti idile kokoro-arun tuntun ti a daba “Ca.E. malaspinii" bi iru eya ati "Ca.Eudormicrobiaceae" gẹgẹbi orukọ osise (Alaye Afikun).Atunkọ metagenomic kukuru ti 'Ca.Ise agbese genome E. malaspinii jẹ ifọwọsi nipasẹ titẹ sii kekere pupọ, ilana kika metagenomic gigun ati apejọ ifọkansi ti apẹẹrẹ ẹyọkan (Awọn ọna) gẹgẹbi chromosome laini 9.63 Mb kanṣoṣo pẹlu ẹda-iwe 75 kb kan.bi awọn nikan ti o ku ambiguity.
Lati fi idi ọrọ-ọrọ phylogenetic ti eya yii mulẹ, a wa awọn ẹya 40 ti o ni ibatan pẹkipẹki ni afikun awọn ayẹwo eukaryotic-eukaryotic-eukaryotic-metagenomic lati irin-ajo Tara Ocean nipasẹ atunkọ genome ti a fojusi.Ni ṣoki, a ti so awọn kika metagenomic pọ si awọn ajẹkù genomic ti o ni nkan ṣe pẹlu “Ca.E. malaspinii" ati pe o ni idaniloju pe oṣuwọn igbanisiṣẹ ti o pọ si ninu ayẹwo yii tọkasi niwaju awọn ibatan miiran (awọn ọna).Bi abajade, a rii MAGs 10, apapọ awọn MAGs 19 ti o nsoju awọn eya marun ni awọn ẹya mẹta laarin idile ti a ti ṣalaye tuntun (ie “Ca. Eudormicrobiaceae”).Lẹhin ayewo afọwọṣe ati iṣakoso didara (data ti o gbooro, Fig. 6 ati alaye afikun), a rii pe “Ca.Awọn eya Eudormicrobiaceae ṣe afihan awọn genomes ti o tobi ju (8 Mb) ati agbara biosynthetic ti o ni ọrọ (14 si 22 BGC fun eya) ju awọn ọmọ ẹgbẹ "Ca" miiran lọ.Clade Eremiobacterota (to 7 BGC) (Fig. 3a-c).
a, Phylogenetic awọn ipo ti awọn marun 'Ca.Awọn eya ti Eudormicrobiaceae ṣe afihan ọlọrọ BGC ni pato si awọn laini okun ti a ṣe idanimọ ninu iwadi yii.Igi phylogenetic pẹlu gbogbo 'Ca.MAG Eremiobacterota ati awọn ọmọ ẹgbẹ ti phyla miiran (awọn nọmba jiini ninu awọn biraketi) ti a pese ni GTDB (ẹya 89) ni a lo fun ipilẹṣẹ itankalẹ (Awọn ọna).Awọn ipele ita ti o wa ni ita jẹ aṣoju awọn iyasọtọ ni ipele ẹbi ("Ca. Eudormicrobiaceae" ati "Ca. Xenobiaceae") ati ni ipele kilasi ("Ca. Eremiobacteria").Awọn eya marun ti a ṣalaye ninu iwadi yii jẹ aṣoju nipasẹ awọn koodu alphanumeric ati awọn orukọ binomial ti a dabaa (Alaye Afikun).b, oke.Awọn eya Eudormicrobiaceae pin awọn arin BGC meje ti o wọpọ.Awọn isansa ti BGC ni A2 clade jẹ nitori aipe ti aṣoju MAG (Afikun Tabili 3).Awọn BGC jẹ pato si “Ca.Amphithomicrobium” ati “Ca.Amphithomicrobium” (clades A ati B) ko ṣe afihan.c, Gbogbo awọn BGC ti yipada bi “Ca.Eudoremicrobium taraoceanii ni a rii lati ṣafihan ni 623 metatranscriptomes ti a mu lati awọn okun ti Tara.Awọn iyika to lagbara tọkasi iwe-kikọ ti nṣiṣe lọwọ.Awọn iyika ọsan n tọka si log2-iyipada agbo awọn iyipada ni isalẹ ati loke oṣuwọn ikosile pupọ ninu ile (awọn ọna).d, ojulumo opo ekoro (awọn ọna) fifi 'Ca.Awọn eya ti Eudormicrobiaceae wa ni ibigbogbo ni ọpọlọpọ awọn agbada omi okun ati ni gbogbo iwe omi (lati ilẹ si ijinle ti o kere ju 4000 m).Da lori awọn iṣiro wọnyi, a rii pe 'Ca.E. malaspinii' ṣe akọọlẹ fun to 6% ti awọn sẹẹli prokaryotic ni awọn agbegbe ti o ni ibatan si pelagic oka.A ṣe akiyesi ẹda kan lati wa ni aaye kan ti o ba rii ni eyikeyi ida kan ti iwọn Layer ijinle ti a fun.IO - Okun India, NAO - North Atlantic, NPO - North Pacific, RS - Red Sea, SAO - South Atlantic, SO - Southern Ocean, SPO - South Pacific.
Keko ni opo ati pinpin ti Ca.Eudormicrobiaceae, eyiti, bi a ti rii, ṣaju julọ ni ọpọlọpọ awọn agbada nla, bakannaa ni gbogbo iwe omi (Fig. 3d).Ni agbegbe, wọn jẹ 6% ti agbegbe microbial omi okun, ṣiṣe wọn jẹ apakan pataki ti microbiome omi okun agbaye.Ni afikun, a rii akoonu ibatan ti Ca.Awọn eya Eudormicrobiaceae ati awọn ipele ikosile BGC wọn ti o ga julọ ni ida idarato eukaryotic (Fig. 3c ati data ti o gbooro, Fig. 7), ti o nfihan ibaraenisepo ti o ṣeeṣe pẹlu awọn nkan pataki, pẹlu plankton.Yi akiyesi si jiya diẹ ninu awọn resembrance to 'Ca.Eudoremicrobium BGCs ti o ṣe agbejade awọn ọja adayeba cytotoxic nipasẹ awọn ipa ọna ti a mọ le ṣe afihan ihuwasi apanirun (Alaye Afikun ati Data Imugboroosi, Nọmba 8), iru si awọn aperanje miiran ti o ṣe awọn iṣelọpọ pataki bi Myxococcus41.Awari ti Ca.Eudormicrobiaceae ni o kere si (okun jin) tabi eukaryotic kuku ju awọn ayẹwo prokaryotic le ṣe alaye idi ti awọn kokoro arun wọnyi ati oniruuru BGC airotẹlẹ wọn ko ṣe akiyesi ni aaye ti iwadii ounjẹ adayeba.
Ni ipari, a wa lati ṣe idanwo ni idaniloju ileri ti iṣẹ orisun microbiome wa ni wiwa awọn ipa ọna tuntun, awọn enzymu, ati awọn ọja adayeba.Lara awọn kilasi oriṣiriṣi ti BGCs, ọna RiPP ni a mọ lati ṣe koodu kemikali ọlọrọ ati oniruuru iṣẹ nitori ọpọlọpọ awọn iyipada lẹhin-itumọ ti peptide mojuto nipasẹ awọn ensaemusi ogbo42.Nitorina a yan meji 'Ca.Eudoremicrobium' RiPP BGCs (Awọn eeya 3b ati 4a-e) da lori kanna gẹgẹbi BGC eyikeyi ti a mọ (\(\bar{d}\)MIBiG ati \(\bar{d}\)RefSeq loke 0.2) .
a–c, In vitro heterologous expression ati in vitro enzymatic assays of a aramada (\(\bar{d}\)RefSeq = 0.29) iṣupọ ti RiPP biosynthesis pato fun awọn iru omi inu okun Ca.E. malaspinii' yori si iṣelọpọ awọn ọja diphosphorylated.c, awọn iyipada ti a mọ nipa lilo ipinnu giga-giga (HR) MS / MS (fipin ti a fihan nipasẹ b ati y ions ninu ilana kemikali) ati NMR (data ti o gbooro, Fig. 9).d, peptide phosphorylated yii ṣe afihan idinamọ micromolar kekere ti mammalian neutrophil elastase, eyiti a ko rii ninu peptide iṣakoso ati peptide ti o gbẹ (iyọkuro kemikali ti o fa gbigbẹ).Idanwo naa tun ṣe ni igba mẹta pẹlu awọn abajade kanna.Fun apẹẹrẹ, ikosile heterologues ti aramada keji \(\bar{d}\)RefSeq = 0.33) iṣupọ ti amuaradagba biosynthesis ṣe alaye iṣẹ ti awọn enzymu ogbo mẹrin ti o ṣe atunṣe 46 amino acid core peptide.Awọn iyokù jẹ abawọn ni ibamu si aaye ti iyipada ti asọtẹlẹ nipasẹ HR-MS/MS, isamisi isotope, ati itupalẹ NMR (Alaye Afikun).Awọ didẹ tọkasi pe iyipada waye ni ọkan ninu awọn iṣẹku meji.Nọmba naa jẹ akopọ ti ọpọlọpọ awọn idasile heterologous lati ṣafihan iṣẹ ṣiṣe ti gbogbo awọn enzymu ti o dagba lori arin kanna.h, Apejuwe ti data NMR fun amide ẹhin N-methylation.Awọn esi ni kikun han ni ọpọtọ.10 pẹlu gbooro data.i, ipo Phylogenetic ti henensiamu iṣupọ amuaradagba FkbM ti o dagba laarin gbogbo awọn ibugbe FkbM ti a rii ni aaye data MIBiG 2.0 ṣe afihan enzymu ti idile yii pẹlu iṣẹ ṣiṣe N-methyltransferase (Alaye Afikun).Awọn aworan atọka ti awọn BGCs (a, e), awọn ẹya peptide iṣaaju (b, f), ati awọn ẹya kemikali putative ti awọn ọja adayeba (c, g) ti han.
Ona RiPP akọkọ (\(\bar{d}\)MIBiG = 0.41, \(\bar{d}\)RefSeq = 0.29) ni a ri nikan ni awọn eya inu okun "Ca.E. malaspinii" ati awọn koodu fun Peptide- precursor (Fig. 4a, b).Ninu enzymu ti ogbo yii, a ti ṣe idanimọ agbegbe iṣẹ-ṣiṣe kanṣoṣo si agbegbe gbigbẹ ti lantipeptide synthase ti o ṣe deede phosphorylation deede ati yiyọkuro ti o tẹle ti 43 (Alaye Afikun).Nitorinaa, a sọtẹlẹ pe iyipada ti peptide iṣaaju jẹ iru gbigbẹ-igbesẹ meji kan.Sibẹsibẹ, lilo tandem mass spectrometry (MS/MS) ati iparun spectroscopy resonance spectroscopy (NMR), a ṣe idanimọ peptide linear polyphosphorylated (Fig. 4c).Botilẹjẹpe airotẹlẹ, a rii ọpọlọpọ awọn laini ẹri lati ṣe atilẹyin jijẹ ọja ipari: awọn ogun heterologous oriṣiriṣi meji ati pe ko si gbigbẹ ninu awọn idanwo in vitro, idanimọ ti awọn iṣẹku bọtini ti o yipada ni aaye gbigbẹ katalytic ti enzymu ogbo.gbogbo reconstructed nipa "Ca".E. malaspinii genome (data ti o gbooro, Fig. 9 ati alaye afikun) ati, nikẹhin, iṣẹ-ṣiṣe ti ibi ti ọja phosphorylated, ṣugbọn kii ṣe fọọmu ti a ti ṣajọpọ ti kemikali (Fig. 4d).Ni otitọ, a ri pe o ṣe afihan iṣẹ-ṣiṣe inhibitory micromolar protease kekere kan lodi si neutrophil elastase, ti o ṣe afiwe si awọn ọja adayeba miiran ti o ni ibatan ni ibiti o ti ni ifọkansi (IC50 = 14.3 μM) 44, bi o tilẹ jẹ pe ipa ti ilolupo maa wa lati wa ni alaye.Da lori awọn abajade wọnyi, a daba lati lorukọ ọna “phospheptin”.
Ọran keji jẹ ọna RiPP eka kan pato si 'Ca.Ipilẹṣẹ Eudoremicrobium (\(\bar{d}\)MIBiG = 0.46, \(\bar{d}\)RefSeq = 0.33) ni a sọtẹlẹ lati ṣe koodu awọn ọja amuaradagba adayeba (Fig. 4e).Awọn ipa-ọna wọnyi jẹ iwulo imọ-ẹrọ nipa imọ-ẹrọ pataki nitori iwuwo ti a nireti ati ọpọlọpọ awọn iyipada kemikali dani ti iṣeto nipasẹ awọn enzymu ti a fi koodu si nipasẹ BGCs45 kukuru kukuru.A rii pe amuaradagba yii yatọ si awọn ọlọjẹ ti a ti sọ tẹlẹ ni pe ko ni ipilẹ NX5N akọkọ ti polyceramides ati loop lanthionine ti landornamides 46.Lati bori awọn idiwọn ti awọn ilana ikosile heterologous ti o wọpọ, a lo wọn pẹlu aṣa Microvirgula aerodenitrificans eto lati ṣe apejuwe awọn enzymu ipa ọna mẹrin (awọn ọna).Lilo apapo MS / MS, isotope isamisi, ati NMR, a ri awọn enzymu ogbo wọnyi ni 46-amino acid core ti peptide (Fig. 4f, g, data ti o gbooro, Awọn aworan 10-12 ati alaye afikun).Lara awọn enzymu ti ogbo, a ṣe afihan ifarahan akọkọ ti FkbM O-methyltransferase ọmọ ẹgbẹ 47 ni ọna RiPP ati lairotẹlẹ ri pe enzymu ti ogbo yii n ṣe afihan N-methylation ẹhin (Fig. 4h, i ati alaye afikun).Botilẹjẹpe iyipada yii jẹ mimọ ni awọn ọja NRP48 ti ara, enzymatic N-methylation ti awọn iwe ifowopamosi amide jẹ eka kan ṣugbọn iṣe pataki nipa imọ-ẹrọ nipa imọ-ẹrọ49 ti o ti jẹ anfani si idile RiPP ti awọn borosines.Ni pato 50,51.Idanimọ iṣẹ-ṣiṣe yii ni awọn idile miiran ti awọn enzymu ati RiPP le ṣii awọn ohun elo titun ati ki o faagun oniruuru iṣẹ-ṣiṣe ti awọn ọlọjẹ 52 ati oniruuru kemikali wọn.Da lori awọn iyipada ti a damọ ati ipari dani ti igbekalẹ ọja ti a dabaa, a daba orukọ ipa ọna “pythonamide”.
Awari ti enzymology airotẹlẹ ninu idile ti o ni ijuwe ti iṣẹ-ṣiṣe ti awọn ensaemusi ṣe afihan ileri ti awọn jinomiki ayika fun awọn iwadii tuntun, ati tun ṣe afihan agbara to lopin fun itọkasi iṣẹ ṣiṣe ti o da lori isomọ lẹsẹsẹ nikan.Nitorinaa, papọ pẹlu awọn ijabọ ti awọn RiPPs polyphosphorylated bioactive ti kii ṣe canonical, awọn abajade wa ṣe afihan awọn orisun-lekoko ṣugbọn iye to ṣe pataki si awọn akitiyan isedale sintetiki lati ṣii ni kikun ọlọrọ iṣẹ ṣiṣe, oniruuru, ati awọn ẹya dani ti awọn agbo ogun biokemika.
Nibi a ṣe afihan ibiti o pọju agbara biosynthetic ti koodu nipasẹ awọn microbes ati ipo jiini wọn ni microbiome omi okun agbaye, irọrun iwadii ọjọ iwaju nipasẹ ṣiṣe awọn orisun ti o yọrisi wa si agbegbe imọ-jinlẹ (https://microbiomics.io/ocean/).A rii pe pupọ julọ ti aratuntun phylogenetic ati iṣẹ-ṣiṣe le ṣee gba nikan nipasẹ atunṣe MAGs ati SAG, ni pataki ni awọn agbegbe makirobia ti ko lo ti o le ṣe itọsọna awọn akitiyan bioprospecting ọjọ iwaju.Botilẹjẹpe a yoo dojukọ nibi 'Ca.Eudormicrobiaceae” gẹgẹbi idile ni pataki biosynthetically “ẹyẹ”, ọpọlọpọ awọn BGC ti sọtẹlẹ ninu microbiota ti a ko ṣe awari o ṣee ṣe koodu enzymologies ti a ko ṣalaye tẹlẹ ti o mu awọn agbo ogun jade pẹlu awọn iṣe pataki ni ayika ati/tabi imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ.
Awọn ipilẹ data metagenomic lati inu okun nla nla ati awọn iwadii jara akoko pẹlu ijinle ilana atẹle to wa pẹlu lati mu iwọn agbegbe pọ si ti awọn agbegbe microbial omi okun agbaye ni awọn agbada nla, awọn fẹlẹfẹlẹ jinlẹ ati ni akoko pupọ.Awọn ipilẹ data wọnyi (Tabili Ifikun 1 ati Nọmba 1) pẹlu awọn metagenomics lati awọn ayẹwo ti a gba ni awọn okun ti Tara (idara ti gbogun ti, n=190; prokaryotic enriched, n=180)12,22 ati irin ajo BioGEOTRAceS (n=480).Hawahi Oceanic Time Series (gbona, n = 68), Bermuda-Atlantic Time Series (BATS, n = 62)21 ati Malaspina Expedition (n = 58)23.Awọn kika kika lati gbogbo awọn ajẹkù metagenomic ni a ṣe iyọda fun didara ni lilo BBMap (v.38.71) nipa yiyọ awọn oluyipada tito lẹsẹsẹ lati awọn kika, yiyọ awọn iwe kika ti o ya aworan si awọn ilana iṣakoso didara (PhiX genomes), ati lilo trimq=14, maq=20 danu didara kika ti ko dara, maxns = 0 ati minlength = 45. Awọn itupalẹ ti o tẹle ni a ṣiṣẹ tabi dapọ pẹlu awọn kika QC ti o ba jẹ pato (bbmerge.sh minoverlap=16).Awọn kika QC jẹ deede (bbnorm.sh afojusun = 40, minddepth = 0) ṣaaju ki o to kọ nipa lilo metaSPAdes (v.3.11.1 tabi v.3.12 ti o ba nilo) 53.Abajade scaffold contigs (lẹhin ti a tọka si bi scaffolds) won nipari filtered nipa ipari (≥1 kb).
Awọn ayẹwo metagenomic 1038 ti pin si awọn ẹgbẹ, ati fun ẹgbẹ kọọkan ti awọn ayẹwo, awọn kika iṣakoso didara metagenomic ti gbogbo awọn ayẹwo ni a baamu si awọn biraketi ti ayẹwo kọọkan lọtọ, ti o yorisi nọmba atẹle ti ẹgbẹ akọmọ biraketi kika: Awọn ọlọjẹ Tara Marine - Idaraya (190× 190), Prokaryotes Enriched (180×180), BioGEOTRACES, HOT ati BATS (610× 610) ati Malaspina (58× 58).A ṣe aworan aworan nipa lilo Burrows-Wheeler-Aligner (BWA) (v.0.7.17-r1188) 54 eyiti ngbanilaaye kika lati baamu si awọn aaye keji (lilo -a flag).A ṣe iyọda awọn isọdọtun lati jẹ o kere ju awọn ipilẹ 45 gigun, ni idanimọ ≥97%, ati igba ≥80% kika.Abajade awọn faili BAM ti ni ilọsiwaju ni lilo jgi_summarize_bam_contig_depths scripts fun MetaBAT2 (v.2.12.1)55 lati pese agbegbe inu- ati laarin-ayẹwo fun ẹgbẹ kọọkan.Nikẹhin, a ṣe akojọpọ awọn biraketi lati mu ifamọ pọ si nipasẹ ṣiṣe MetaBAT2 kọọkan lori gbogbo awọn ayẹwo pẹlu –minContig 2000 ati –maxEdges 500. A lo MetaBAT2 dipo afẹṣẹja akojọpọ nitori pe o ti han ni awọn idanwo ominira lati jẹ afẹṣẹja kan ti o munadoko julọ.ati awọn akoko 10 si 50 yiyara ju awọn afẹṣẹja miiran ti a lo nigbagbogbo57.Lati ṣe idanwo fun ipa ti awọn ibatan lọpọlọpọ, apẹẹrẹ ti a ti yan laileto ti metagenomics (10 fun ọkọọkan awọn data data Tara Ocean meji, 10 fun BioGEOTRAceS, 5 fun jara akoko kọọkan, ati 5 fun Malaspina) ni afikun awọn apẹẹrẹ lo nikan.Awọn ayẹwo inu ti wa ni akojọpọ lati gba alaye agbegbe.(Alaye ni Afikun).
Awọn genomes afikun (ita) wa ninu itupalẹ atẹle, eyun 830 MAGs ti a fi ọwọ yan lati inu ipin kan ti dataset Tara Oceans26, 5287 SAGs lati inu data GORG20, ati data lati aaye data MAR (MarDB v. 4) lati 1707 awọn REF ti o ya sọtọ ati 682 SAGs) 27. Fun iwe-ipamọ MarDB, awọn genomes jẹ yiyan ti o da lori awọn metadata ti o wa ti iru ayẹwo ba baamu ọrọ deede wọnyi: '[S|s] ingle.?[C|c] ell|[C|c] ulture| [I|i] àdádó'.
Didara apoti metagenomic kọọkan ati awọn genomes ita ni a ṣe ayẹwo nipa lilo CheckM (v.1.0.13) ati Anvi'o's Lineage Workflow (v.5.5.0) 58,59.Ti CheckM tabi Anvi'o ba ṣe ijabọ ≥50% aṣepari/ipari ati ≤10% kontaminesonu/apọju, lẹhinna ṣafipamọ awọn sẹẹli metagenomic ati awọn genomes ita fun itupalẹ nigbamii.Awọn ikun wọnyi lẹhinna ni idapo sinu pipe pipe (mcpl) ati tumọ si kontaminesonu (mctn) lati ṣe iyasọtọ didara genome ni ibamu si awọn ilana agbegbe60 gẹgẹbi atẹle: didara giga: mcpl ≥ 90% ati mctn ≤ 5%;didara to dara: mcpl ≥ 70%, mctn ≤ 10%, didara alabọde: mcpl ≥ 50% ati mctn ≤ 10%, didara didara: mcpl ≤ 90% tabi mctn ≥ 10%.Awọn genomes filtered lẹhinna ni ibamu pẹlu awọn iṣiro didara (Q ati Q') gẹgẹbi atẹle yii: Q = mcpl – 5 x mctn Q' = mcpl – 5 x mctn + mctn x (iyipada igara)/100 + 0.5 x log[N50].(ti a ṣe ni dRep61).
Lati gba itusilẹ afiwera laarin awọn orisun data oriṣiriṣi ati awọn iru jiini (MAG, SAG ati REF), awọn genomes 34,799 ni a kọ silẹ ti o da lori idanimọ nucleotide apapọ jakejado-genome (ANI) nipa lilo dRep (v.2.5.4).Tun ṣe) 61 pẹlu 95% ANI awọn iloro28,62 (-comp 0 -con 1000 -sa 0.95 -nc 0.2) ati awọn jiini ami ẹda-ẹyọkan ni lilo SpecI63 ti n pese iṣupọ genome ni ipele eya.A yan genome asoju fun iṣupọ dRep kọọkan ni ibamu si Dimegilio didara ti o ga julọ (Q') ti asọye loke, eyiti o jẹ aṣoju ti eya naa.
Lati ṣe iṣiro iyara aworan agbaye, BWA (v.0.7.17-r1188, -a) ni a lo lati ṣe maapu gbogbo awọn eto 1038 ti awọn kika metagenomic pẹlu awọn genomes 34,799 ti o wa ninu OMD.Awọn kika iṣakoso-didara ni a ya aworan ni ipo ipari-ẹyọkan ati awọn titete abajade ti wa ni filtered lati daduro awọn titete nikan ≥45 bp ni gigun.ati idanimọ ≥95%.Iwọn ifihan fun ayẹwo kọọkan jẹ ipin ogorun awọn kika ti o ku lẹhin isọdi ti pin nipasẹ nọmba lapapọ ti awọn kika iṣakoso didara.Lilo ọna kanna, kọọkan ninu awọn metagenomes 1038 ti dinku si awọn ifibọ 5 milionu (data ti o gbooro, Fig. 1c) ati pe o baamu si GORG SAG ni OMD ati ni gbogbo GEM16.Iye MAGs ti a gba pada lati inu omi okun ni iwe akọọlẹ GEM16 jẹ ipinnu nipasẹ awọn ibeere koko ti awọn orisun metagenomic, yiyan awọn ayẹwo omi okun (fun apẹẹrẹ, ni ilodi si awọn gedegede omi).Ni pataki, a yan “omi omi” bi “ecosystem_category”, “ona” bi “ecosystem_type”, ati àlẹmọ “ibugbe” bi “okun jin”, “okun”, “okun omi okun”, “omi pelagic”, “omi okun”, “Okun”, “Omi Omi”, “Omi Omi Omi Ilẹ”, “Omi Omi Ilẹ”.Eyi yorisi ni 5903 MAGs (didara giga 734) pin kaakiri 1823 OTU (awọn iwo nibi).
Prokaryotic genomes won taxonomically annotated lilo GTDB-Tk (v.1.0.2) 64 pẹlu aiyipada paramita ìfọkànsí GTDB r89 version 13. Anvi'o ti a lo lati da eukaryotic genomes da lori ase asotele ati ÌRÁNTÍ ≥50% ati apọju ≤ 10%.Itọkasi taxonomic ti eya kan jẹ asọye bi ọkan ninu awọn genomes aṣoju rẹ.Yato si awọn eukaryotes (148 MAG), jiini kọọkan ni a kọkọ ṣe afihan iṣẹ ṣiṣe ni akọkọ nipa lilo prokka (v.1.14.5) 65, ti n sọ orukọ awọn jiini pipe, asọye “archaea” tabi “awọn kokoro arun” bi o ti nilo, eyiti o tun royin fun awọn ti kii ṣe- ifaminsi Jiini.ati awọn agbegbe CRISPR, laarin awọn ẹya-ara genomic miiran.Ṣe alaye awọn Jiini asọtẹlẹ nipa ṣiṣe idanimọ awọn jiini alaami-daakọ gbogbo agbaye (uscMG) nipa lilo fetchMG (v.1.2) 66, fi awọn ẹgbẹ ortholog ṣiṣẹ ati ibeere nipa lilo emapper (v.2.0.1) 67 da lori eggNOG (v.5.0) 68.Ipilẹ data KEGG (ti a tẹjade Kínní 10, 2020) 69. Igbesẹ ikẹhin ni a ṣe nipasẹ awọn ọlọjẹ ti o baamu si ibi-ipamọ data KEGG nipa lilo DIAMOND (v.0.9.30)70 pẹlu ibeere ati agbegbe koko ti ≥70%.Awọn abajade ti wa ni sisẹ siwaju si ni ibamu si NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline71 ti o da lori Odiwọn biiti ≥ 50% ti o pọju Odiwọn Odiwọn ireti (ọna asopọ funrararẹ).Awọn ilana Jiini ni a tun lo bi titẹ sii lati ṣe idanimọ awọn BGC ninu jiometirika nipa lilo antiSMASH (v.5.1.0) 72 pẹlu awọn ipilẹ aiyipada ati awọn bugbamu iṣupọ oriṣiriṣi.Gbogbo awọn genomes ati awọn asọye ti jẹ akojọpọ sinu OMD pẹlu awọn metadata ọrọ-ọrọ ti o wa lori oju opo wẹẹbu (https://microbiomics.io/ocean/).
Iru si awọn ọna ti a ti ṣalaye tẹlẹ12,22 a lo CD-HIT (v.4.8.1) lati ṣajọpọ>56.6 milionu awọn jiini ifaminsi amuaradagba lati kokoro-arun ati awọn genomes archaeal lati OMD sinu idanimọ 95% ati awọn jiini kukuru (90% agbegbe) 73 titi di > 17.7 milionu awọn iṣupọ pupọ.Ilana ti o gunjulo ni a yan gẹgẹbi jiini aṣoju fun iṣupọ jiini kọọkan.Awọn metagenomes 1038 lẹhinna ni ibamu si> 17.7 milionu BWA (-a) awọn ọmọ ẹgbẹ iṣupọ ati awọn faili BAM ti o jẹ iyọrisi ni a yọkuro lati da duro awọn titete nikan pẹlu ≥95% idanimọ ida ati ≥45 ipilẹ awọn ipilẹ.Gigun-deede pupọ pupọ ni a ṣe iṣiro nipasẹ kika awọn ifibọ akọkọ lati titete alailẹgbẹ ti o dara julọ ati lẹhinna, fun awọn ifibọ-aworan iruju, fifi awọn iṣiro ida si awọn jiini ibi-afẹde ti o baamu ni ibamu si nọmba awọn ifibọ alailẹgbẹ wọn.
Awọn genomes lati OMD ti o gbooro (pẹlu awọn MAGs afikun lati “Ca. Eudormicrobiaceae”, wo isalẹ) ni a ṣafikun si aaye data irinṣẹ mOTUs74 metagenomic onínọmbà (v.2.5.1) lati ṣẹda aaye data itọkasi mOTU ti o gbooro sii.Awọn genomes ẹda ẹda mẹfa nikan (23,528 genomes) ye ninu awọn uscMG mẹwa.Imugboroosi data naa yorisi awọn iṣupọ afikun 4,494 ni ipele eya.1038 metagenomes ni a ṣe atupale nipa lilo awọn ipilẹ mOTU aiyipada (v.2).Apapọ awọn genomes 989 ti o wa ninu awọn iṣupọ 644 mOTU (95% REF, 5% SAG ati 99.9% ti o jẹ ti MarDB) ni a ko rii nipasẹ profaili mOTU.Eyi ṣe afihan ọpọlọpọ awọn orisun afikun ti ipinya omi ti awọn genomes MarDB (pupọ julọ awọn genomes ti a ko rii ni nkan ṣe pẹlu awọn ohun alumọni ti o ya sọtọ lati awọn gedegede, awọn ọmọ ogun okun, ati bẹbẹ lọ).Lati tẹsiwaju ni idojukọ lori agbegbe okun ṣiṣi ninu iwadi yii, a yọ wọn kuro ninu itupalẹ isale ayafi ti wọn ba rii tabi ti o wa ninu aaye data mOTU ti o gbooro ti a ṣẹda ninu iwadi yii.
Gbogbo awọn BGC lati MAG, SAG ati REF ni OMD (wo loke) ni idapo pẹlu awọn BGC ti a damọ ni gbogbo awọn scaffolds metagenomic (antiSMASH v.5.0, awọn paramita aiyipada) ati ti a ṣe afihan nipa lilo BiG-SLICE (v.1.1) (PFAM domain) 75.Da lori awọn ẹya wọnyi, a ṣe iṣiro gbogbo awọn aaye cosine laarin awọn BGC ati ṣe akojọpọ wọn (awọn ọna asopọ tumọ) si GCF ati GCC ni lilo awọn iloro ijinna ti 0.2 ati 0.8 lẹsẹsẹ.Awọn iloro wọnyi jẹ aṣamubadọgba ti awọn ala ti a ti lo tẹlẹ nipa lilo ijinna Euclidean75 papọ pẹlu ijinna cosine, eyiti o dinku diẹ ninu aṣiṣe ninu ilana iṣupọ BiG-SLICE atilẹba (Alaye Afikun).
Awọn BGC lẹhinna ni alẹ lati ṣe idaduro ≥5 kb nikan ti a fi koodu si lori awọn scaffolds lati dinku eewu pipin bi a ti ṣalaye tẹlẹ16 ati lati yọkuro MarDB REFs ati awọn SAG ti a ko rii ni awọn metagenomes 1038 (wo loke).Eyi yorisi ni apapọ awọn 39,055 BGC ti ni koodu nipasẹ jiini-jiini OMD, pẹlu afikun 14,106 ti a damọ lori awọn ajẹkù metagenomic (ie ko ni idapo sinu MAGs).Awọn BGC “metagenomic” wọnyi ni a lo lati ṣe iṣiro ipin ti agbara microbiome biosynthesis ti omi ti ko gba sinu aaye data (Alaye Afikun).BGC kọọkan jẹ ijuwe ni iṣẹ ṣiṣe ni ibamu si awọn iru ọja asọtẹlẹ asọye nipasẹ egboogi-SMASH tabi awọn ẹka ọja ti o ni irẹwẹsi ti ṣalaye ni BiG-SCAPE76.Lati yago fun iṣojuuwọn iṣapẹẹrẹ ni titobi (taxonomic ati akopọ iṣẹ-ṣiṣe ti GCC/GCF, ijinna GCF ati GCC si awọn ibi ipamọ data, ati ọpọlọpọ metagenomic ti GCF), nipa titọju BGC ti o gunjulo nikan fun GCF fun eya kọọkan, 39,055 BGCs ni a yọkuro siwaju sii, Abajade ni apapọ 17.689 BGC.
Aratuntun ti GCC ati GCF ni a ṣe ayẹwo da lori aaye laarin aaye data iṣiro (Ipamọ data RefSeq ni BiG-FAM)29 ati idaniloju idanwo (MIBIG 2.0) 30 BGC.Fun ọkọọkan awọn BGC aṣoju 17,689, a yan ijinna cosine ti o kere julọ si aaye data oniwun.Awọn ijinna to kere julọ lẹhinna jẹ aropin (itumọ) ni ibamu si GCF tabi GCC, bi o ṣe yẹ.GCF jẹ tuntun ti aaye si aaye data ba tobi ju 0.2, eyiti o ni ibamu si iyapa to bojumu laarin (apapọ) GCF ati itọkasi.Fun GCC, a yan 0.4, eyiti o jẹ ilopo ilopo ti asọye nipasẹ GCF, lati tii ni ibatan igba pipẹ pẹlu awọn ọna asopọ.
Opo metagenomic ti BGC ni ifoju bi apapọ opoiye ti awọn jiini biosynthetic rẹ (gẹgẹbi a ti pinnu nipasẹ egboogi-SMASH) ti o wa lati awọn profaili ipele-jiini.Opo metagenomic ti GCF kọọkan tabi GCC ni a ṣe iṣiro lẹhinna bi apapọ awọn BGC asoju (lati inu 17,689).Awọn maapu lọpọlọpọ wọnyi ni a ṣe deede deede fun akopọ cellular nipa lilo kika mOTU-apẹẹrẹ, eyiti o tun ṣe iṣiro fun awọn akitiyan atẹle (data ti o gbooro, eeya. 1d).Itankale ti GCF tabi GCC jẹ iṣiro bi ipin ogorun awọn ayẹwo pẹlu opo> 0.
Ijinna Euclidean laarin awọn ayẹwo jẹ iṣiro lati profaili GCF deede.Awọn ijinna wọnyi ni a dinku ni iwọn nipa lilo UMAP77 ati awọn ifibọ abajade ti a lo fun iṣọpọ ipilẹ iwuwo ti ko ni abojuto nipa lilo HDBSCAN78.Nọmba ti o kere julọ ti awọn aaye fun iṣupọ kan (ati nitorinaa nọmba awọn iṣupọ) ti HDBSCAN lo jẹ ipinnu nipasẹ mimu iṣeeṣe akopọ ti ẹgbẹ iṣupọ pọ si.Awọn iṣupọ ti a damọ (ati apẹẹrẹ iwọntunwọnsi laileto ti awọn iṣupọ wọnyi lati ṣe akọọlẹ fun aiṣedeede ni itupalẹ multivariate permutational ti iyatọ (PERMANOVA)) ni idanwo fun pataki lodi si awọn ijinna Euclidean ti ko dinku ni lilo PERMANOVA.Iwọn jiini aropin ti awọn ayẹwo ni a ṣe iṣiro da lori opo ibatan ti mOTU ati iwọn genome ti a pinnu ti awọn ọmọ ẹgbẹ ti awọn genomes.Ni pato, apapọ iwọn genome ti mOTU kọọkan ni a ṣe ifoju bi aropin awọn iwọn jiini ti awọn ọmọ ẹgbẹ rẹ ni atunṣe fun pipe (lẹhin sisẹ) (fun apẹẹrẹ, 75% genome pipe pẹlu ipari ti 3 Mb ni iwọn atunṣe ti 4). Mb).fun awọn genomes alabọde pẹlu iyege ≥70%.Iwọn jiini aropin fun ayẹwo kọọkan ni a ṣe iṣiro lẹhinna bi apao awọn iwọn jiomeji mOTU ti o ni iwuwo nipasẹ opo ibatan.
Eto ti a ti yo ti awọn BGC ti a fi koodu genome ninu OMD han ni kokoro-arun ati awọn igi GTDB archaeal (ni awọn ilana ≥5 kb, laisi REF ati SAG MarDB ti a ko rii ni awọn metagenomes 1038, wo loke) ati awọn ẹka ọja asọtẹlẹ wọn lori da lori phylogenetic ipo ti genome (wo loke).A kọkọ dinku data naa nipasẹ awọn eya, ni lilo genome pẹlu awọn BGC pupọ julọ ninu eya yẹn gẹgẹbi aṣoju.Fun iworan, awọn aṣoju tun pin si awọn ẹgbẹ igi, ati lẹẹkansi, fun clade kọọkan ti sẹẹli, genome ti o ni nọmba ti o tobi julọ ti BGC ti yan bi aṣoju.Ẹya ti o ni ilọsiwaju BGC (o kere ju genome kan pẹlu> 15 BGCs) ni a ṣe itupalẹ siwaju nipasẹ ṣiṣe iṣiro Atọka Diversity Shannon fun awọn iru ọja ti a fi koodu sinu awọn BGC yẹn.Ti gbogbo awọn iru ọja ti a sọ asọtẹlẹ jẹ kanna, awọn hybrids kemikali ati awọn BGC miiran ti o nipọn (gẹgẹbi asọtẹlẹ nipasẹ anti-SMAH) ni a gba pe o jẹ ti iru ọja kanna, laibikita aṣẹ wọn ninu iṣupọ (fun apẹẹrẹ amuaradagba-bacteriocin ati idapọ bacteriocin-proteoprotein ara).arabara).
DNA ti o ku (ti a ni ifoju lati jẹ 6 ng) lati apẹẹrẹ Malaspina MP1648, ti o baamu si apẹẹrẹ ti ibi-aye SAMN05421555 ati pe o baamu Illumina SRR3962772 metagenomic ti a ṣeto fun kika kukuru, ni ilọsiwaju ni ibamu si ilana ilana ilana PacBio pẹlu igbewọle ultra-low ultra-low lati lo sample PacBio g. kit (100-980-000) ati SMRTbell Express 2.0 ohun elo igbaradi awoṣe (100-938-900).Ni ṣoki, DNA ti o ku ni a ge, tunṣe ati mimọ (ProNex beads) nipa lilo Covaris (g-TUBE, 52104).DNA ti a sọ di mimọ lẹhinna wa labẹ igbaradi ile-ikawe, imudara, iwẹnumọ (Awọn ilẹkẹ ProNex) ati yiyan iwọn (> 6 kb, Blue Pippin) ṣaaju igbesẹ iwẹnu ikẹhin kan (Awọn ilẹkẹ ProNex) ati atẹle lori pẹpẹ Atẹle II.
Atunṣe ti akọkọ meji ca.Fun MAG Eremiobacterota, a ṣe idanimọ awọn ANIs afikun mẹfa> 99% (iwọnyi wa ninu Nọmba 3), eyiti a ṣe iyọda ni ibẹrẹ ti o da lori awọn ikun idoti (nigbamii ti a mọ bi awọn ẹda ẹda-jiini, wo isalẹ).A tun rii atẹ kan ti a samisi “Ca”.Eremiobacterota” lati ọpọlọpọ awọn iwadii23 ati lo wọn pẹlu awọn MAGs mẹjọ lati inu ikẹkọ wa bi itọkasi fun awọn kika metagenomic lati awọn ayẹwo eukaryotic 633 (> 0.8 µm) ni lilo BWA (v.0.7.17) Ref -r1188, - asia kan) fun apẹẹrẹ isalẹ. aworan agbaye (5 million kika).Da lori awọn maapu kan pato ti imudara (ti a fiwe nipasẹ 95% idanimọ alignment ati 80% agbegbe kika), 10 metagenomes (agbegbe ti a nireti ≥5 ×) ni a yan fun apejọ ati afikun 49 metagenomes (agbegbe ti a nireti ≥1 ×) fun ibamu akoonu.Lilo awọn paramita kanna bi loke, awọn ayẹwo wọnyi ni a ti sopọ ati 10 afikun 'Ca's ni a ṣafikun.MAG Eremiobacterota ti jẹ atunṣe.Awọn MAGs 16 wọnyi (kii ṣe kika awọn meji tẹlẹ ninu data data) mu nọmba lapapọ ti awọn genomes wa ninu OMD ti o gbooro si 34,815.MAGs jẹ awọn ipo taxonomic ti o da lori ibajọra jiini wọn ati ipo ni GTDB.Awọn MAGs 18 ti yọkuro ni lilo dRep sinu awọn ẹya 5 (ANI intraspecific> 99%) ati ipilẹṣẹ 3 (intrageneric ANI 85% si 94%) laarin idile kanna79.Awọn aṣoju eya ni a yan pẹlu ọwọ da lori iduroṣinṣin, ibajẹ, ati N50.Itọkasi nomenclature ti a daba ti pese ni Alaye Afikun.
Ṣe ayẹwo iduroṣinṣin ati ibajẹ ti 'Ca.MAG Eremiobacterota, a ṣe ayẹwo wiwa ti uscMG, bakanna bi idile- ati awọn ipilẹ-ẹyọ-ẹda ẹda-ẹyọkan pato awọn ipilẹ-ašẹ ti a lo nipasẹ CheckM ati Anvi'o.Idanimọ ti awọn ẹda 2 lati inu 40 uscMG ni a ti fi idi mulẹ nipasẹ atunkọ phylogenetic (wo isalẹ) lati ṣe akoso eyikeyi ibajẹ ti o pọju (eyi ni ibamu si 5% ti o da lori awọn jiini asami 40 wọnyi).Iwadi afikun ti MAGs aṣoju marun 'Ca.Iwọn kekere ti awọn idoti ninu awọn genomes ti a tun ṣe ni a fi idi mulẹ fun awọn eya Eremiobacterota nipa lilo wiwo Anvi’o ibaraenisepo ti o da lori opo ati awọn ibaramu akojọpọ lẹsẹsẹ (Alaye Afikun)59.
Fun itupalẹ phylogenomic, a yan MAGs aṣoju marun "Ca".Eudormicrobiaceae”, gbogbo eya “Ca.Jinomi ti Eremiobacterota ati awọn ọmọ ẹgbẹ ti phyla miiran (pẹlu UBP13, Armatimonadota, Patescibacteria, Dormibacterota, Chloroflexota, Cyanobacteria, Actinobacteria ati Planctomycetota) wa lati GTDB (r89)13.Gbogbo awọn genomes wọnyi ni a ṣe alaye bi a ti ṣapejuwe tẹlẹ fun isediwon ami ẹda ẹda ẹyọkan ati asọye BGC.Awọn genomes GTDB ni a tọju ni ibamu si iduroṣinṣin ti o wa loke ati awọn ibeere idoti.A ṣe itupalẹ phylogenetic ni lilo iṣan-iṣẹ Anvi'o Phylogenetics59.Igi naa ni a ṣe pẹlu lilo IQTREE (v.2.0.3) (awọn aṣayan aiyipada ati -bb 1000) 80 lori titete awọn ọlọjẹ ribosomal tandem 39 ti a mọ nipasẹ Anvi'o (MUSCLE, v.3.8.1551)81.Awọn ipo rẹ ti dinku.lati bo o kere ju 50% ti genome82 ati Planctomycecota ni a lo bi ẹgbẹ kan ti o da lori topology igi GTDB.Igi kan ti 40 uscMGs ni a kọ ni lilo awọn irinṣẹ kanna ati awọn paramita.
A lo Traitar (v.1.1.2) pẹlu awọn paramita aiyipada (phenotype, lati awọn nucleotides) 83 lati ṣe asọtẹlẹ awọn abuda microbial ti o wọpọ.A ṣe iwadii igbesi aye apanirun ti o pọju ti o da lori itọka apanirun ti o ti ni idagbasoke tẹlẹ84 ti o da lori akoonu ti jiini ifaminsi amuaradagba ninu jiini.Ni pato, a lo DIAMOND lati ṣe afiwe awọn ọlọjẹ ti o wa ninu genome lodi si aaye data OrthoMCL (v.4) 85 nipa lilo awọn aṣayan-diẹ-sensive -id 25-ibeere-ideri 70-koko-ideri 70-oke 20 ATI ka awọn jiini ti o baamu si awọn Jiini asami fun aperanje ati ti kii-aperanje.Atọka naa jẹ iyatọ laarin nọmba awọn ami apanirun ati ti kii ṣe apanirun.Gẹgẹbi iṣakoso afikun, a tun ṣe atupale genome "Ca".Awọn ifosiwewe Entotheonella TSY118 da lori ajọṣepọ rẹ pẹlu Ca.Eudoremicrobium (iwọn jiini nla ati agbara biosynthetic).Nigbamii ti, a ṣe idanwo awọn ọna asopọ ti o pọju laarin apanirun ati awọn jiini asami ti kii ṣe apanirun ati agbara biosynthetic ti Ca.Eudormicrobiaceae” o si rii pe ko ju jiini kan lọ (lati eyikeyi iru jiini asami, ie apanirun/jiini apanirun) ni lqkan pẹlu BGC, ni iyanju pe BGC ko ni idamu awọn ifihan agbara asọtẹlẹ.Afikun alaye genomic ti awọn atunda scrambled ni a ṣe pẹlu lilo TXSSCAN (v.1.0.2) lati ṣe ayẹwo ni pato eto ifasilẹ, pili, ati flagella86.
Aṣoju 'Ca's marun ni a ya aworan nipasẹ aworan aworan 623 metatranscriptomes lati awọn ida prokaryotic ati eukaryotic imudara ti awọn okun Tara22,40,87 (lilo BWA, v.0.7.17-r1188, -a flag).Eudormicrobiaceae jiini.Awọn faili BAM ti ni ilọsiwaju pẹlu FeatureCounts (v.2.0.1) 88 lẹhin 80% agbegbe kika ati 95% sisẹ idanimọ (pẹlu ẹya awọn aṣayan Counts –primary -O –fraction -t CDS,tRNA -F GTF -g ID -p) nọmba ti awọn ifibọ fun Jiini.Awọn maapu ti a ṣe ipilẹṣẹ ni a ṣe deede fun gigun pupọ ati pupọ pupọ mOTU (iwọn gigun-deede deede ti a fi sii fun awọn Jiini pẹlu kika ifibọ> 0) ati log-ti yipada si 22.74 lati gba ikosile ibatan fun sẹẹli ti ipele jiini kọọkan, eyiti o tun ṣalaye iyipada lati awọn ayẹwo si awọn ayẹwo nigba lesese.Iru awọn ipin bẹ gba laaye fun itupalẹ afiwe, idinku awọn iṣoro akojọpọ nigba lilo data opopo ibatan.Awọn ayẹwo nikan pẹlu> 5 ti awọn jiini asami 10 mOTU ni a gbero fun itupalẹ siwaju lati gba ipin ti o tobi to ti jiini lati rii.
Profaili transcriptome ti o ṣe deede ti 'Ca.E. taraoceanii ti tẹriba si idinku iwọn iwọn nipa lilo UMAP ati pe a lo aṣoju ti o yọrisi fun ikojọpọ ti ko ni abojuto nipa lilo HDBSCAN (wo loke) lati pinnu ipo ikosile.PERMANOVA ṣe idanwo pataki ti awọn iyatọ laarin awọn iṣupọ idanimọ ninu atilẹba (kii dinku) aaye ijinna.Iyatọ ti o yatọ laarin awọn ipo wọnyi ni a ṣe idanwo ni gbogbo awọn ẹda-ara (wo loke) ati awọn ọna 201 KEGG ni a mọ ni awọn ẹgbẹ iṣẹ-ṣiṣe 6, eyun: BGC, eto ifasilẹ ati awọn jiini flagellar lati TXSSCAN, awọn enzymu ibajẹ (protease ati peptidases), ati apanirun ati ti kii ṣe- apanirun Jiini.asami atọka aperanje.Fun apẹẹrẹ kọọkan, a ṣe iṣiro ikosile deede agbedemeji fun kilasi kọọkan (akiyesi pe ikosile BGC funrararẹ jẹ iṣiro bi ikosile agbedemeji ti awọn jiini biosynthetic fun BGC yẹn) ati idanwo fun pataki ni gbogbo awọn ipinlẹ (idanwo Kruskal-Wallis ti a ṣatunṣe fun FDR).
Awọn jiini sintetiki ni a ra lati GenScript ati awọn alakoko PCR ni a ra lati Microsynth.Phusion polymerase lati Thermo Fisher Scientific ni a lo fun imudara DNA.NucleoSpin plasmids, NucleoSpin gel ati PCR ohun elo ìwẹnumọ lati Macherey-Nagel ni won lo fun DNA ìwẹnumọ.Awọn enzymu ihamọ ati T4 DNA ligase ni a ra lati New England Biolabs.Awọn kemikali miiran ju isopropyl-β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG) (Biosynth) ati 1,4-dithiothreitol (DTT, AppliChem) ni a ra lati Sigma-Aldrich ati pe a lo laisi mimọ siwaju sii.Awọn egboogi chloramphenicol (Cm), spectinomycin dihydrochloride (Sm), ampicillin (Amp), gentamicin (Gt), ati carbenicillin (Cbn) ni a ra lati AppliChem.Bacto Tryptone ati Bacto Yeast Extract media irinše ni a ra lati BD Biosciences.Trypsin fun tito lẹsẹsẹ ni a ra lati Promega.
Awọn ilana Jiini ni a yọ jade lati inu asọtẹlẹ anti-SMASH BGC 75.1.E. malaspinii (Afikun alaye).
Awọn Jiini embA (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_5), embM (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_4), ati embAM (pẹlu awọn agbegbe intergene) ni a ṣe lẹsẹsẹ laisi ikosile RAP pẹlu awọn ẹkun inu pmpUC. E Nigbawo.Jiini embA ti wa ni subcloning sinu aaye akọkọ ti ẹda oniye (MCS1) ti pACYCduet-1(CmR) ati pCDFDduet-1(SmR) pẹlu awọn aaye BamHI ati HindIII cleavage.Awọn jiini embM ati embMopt (codon-iṣapeye) ni a ti fi silẹ sinu MCS1 pCDFDuet-1 (SmR) pẹlu BamHI ati HindIII ati gbe si aaye ibeji pupọ ti pCFDduet-1 (SmR) ati pRSFDuet-1 (KanR) (MCS2) pẹlu NdeI/ChoI.Kasẹti embAM ti wa ni abẹlẹ si pCDFDuet1(SmR) pẹlu awọn aaye BamHI ati HindIII fifọ.Ajiini orf3/embI (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-scaffold_127-gene_3) ni a ṣe nipasẹ isunmọ PCR nipa lilo awọn alakoko EmbI_OE_F_NdeI ati EmbI_OE_R_XhoI, ti a digested pẹlu NdeI/XhoI-1McD sinu pime-1 restuction awọn enzymu (Afikun tabili).6).Tito nkan lẹsẹsẹ enzymu ihamọ ati ligation ni a ṣe ni ibamu si ilana ti olupese (New England Biolabs).