304 Kowiri tira paiherea ngongo whiria / ngongo zhemical zomponent, Biosynthetic Potential o te Global Marine Microbiome

Mauruuru koe mo te toro ki Nature.com.Kei te whakamahi koe i tetahi putanga tirotiro me te tautoko CSS iti.Mo te wheako pai rawa atu, e taunaki ana matou me whakamahi koe i tetahi kaitirotiro kua whakahoutia (me monohia ranei te Aratau Hototahi ki Internet Explorer).I tua atu, hei whakarite i te tautoko tonu, ka whakaatuhia e matou te waahi kaore he momo me te JavaScript.
Rēreti e whakaatu ana i nga tuhinga e toru mo ia kiriata.Whakamahia te patene o muri me te taha o muri hei nuku i roto i nga kiriata, ko nga paatene mana kiriata kei te pito ki te neke ma ia kiriata.

Whakaahuatanga hua taipitopito

304 Kowiri tira paiherea ngongo / ngongo
1. Whakatakotoranga: Kowiri tira ngongo ngongo / ngongo
2. Momo: paiherea, korekore ranei
3. Paerewa: ASTM A269, ASTM A249
4. Kowiri tira coil ngongo OD: 6mm ki 25.4MM
5. Te roa: 600-3500MM ranei kia rite ki te hiahia a te kaihoko.
6. Te matotoru o te pakitara: 0.2mm ki te 2.0mm.

7. Whakaaetanga: OD: +/-0.01mm;Matotoru: +/-0.01%.

8. Coil te rahi o te poka o roto: 500MM-1500MM (ka taea te whakarite kia rite ki nga whakaritenga a te kiritaki)

9. Te teitei o te porohita: 200MM-400MM (ka taea te whakarite kia rite ki nga whakaritenga a te kaihoko)

10. Mata: He kanapa ranei
11. Rauemi: 304, 304L, 316L, 321, 301, 201, 202, 409, 430, 410, 625, 825, 2205, 2507, etc.
12. Tarapi: peeke whatu i roto i te pouaka rakau, pallet rakau, rakau rakau, rite ki te hiahia o te kiritaki ranei
13. Whakamatau: te waahanga matū, te kaha o te tuku, te kaha tensile, te ine pakeke
14. Whakaaetanga: Ko te hunga tuatoru (hei tauira: SGS TV ) te tirotiro, me etahi atu.
15. Te tono: Te whakapaipai, nga taonga, te kawe hinu, te whakawhiti wera, te hanga railinga, te hanga pepa, te motuka, te tukatuka kai, te rongoa, me etahi atu.

Ko nga hapori moroiti maaori he phylogenetically me te kanorau tinana.I tua atu i nga roopu rauropi kaore i akona1, ka mau i tenei kanorau te puumanawa nui mo te kitenga o nga whaaariki tino rauropi me te hangarau koiora me nga pūhui matū koiora2,3.Heoi ano, he wero tonu te ako i tenei kanorau ki te whakatau i nga ara ira tangata e whakahiato ana i aua puhui me te here ki o raatau ope.Ko te kaha koiora o nga microorganisms i te moana tuwhera kare tonu i te mohiotia na te iti o te wetewete i nga raraunga whakatau ira ira katoa o te ao.I konei, ka tirotirohia te kanorau me te kanorau o nga tautau ira koiora i roto i te moana ma te tuitui i te 10,000 moroiti moroiti mai i nga pūtau whakatipu me nga pūtau kotahi neke atu i te 25,000 nga momo ira tauira hou i hanga hou mai i te 1,000 nga tauira wai moana.Kua kitea e enei mahi he 40,000 pea te nuinga o nga kohinga ira koiora hou, ko etahi o enei kua kitea i roto i nga roopu phylogenetic i mua i te whakapae.I roto i enei taupori, i tautuhia e matou he whakapapa i whakarangatirahia i roto i nga tautau ira koiora (“Candidatus Eudormicrobiaceae”) no roto i te phylum huakita kare ano i ngakia me te whakauru i etahi o nga moroiti tino koiora kanorau i roto i tenei taiao.I roto i enei, kua tohuhia e matou nga huarahi phosphatase-peptide me te pytonamide, e tohu ana i nga ahuatanga o te hanganga pūhui koiora rereke me te enzymology.Hei whakamutunga, ka whakaatu tenei rangahau me pehea e taea ai e nga rautaki-a-microbiome te tuhura i nga whaakiki me nga kai o mua kaore i te whakaahuahia i roto i te microbiota me te taiao e kore e tino marama.
Ko nga microbes e akiaki ana i nga huringa koiora o te ao, e mau tonu ana i te tukutuku kai, e ora ai nga tipu me nga kararehe5.Ko te nui o te phylogenetic, metabolic and functional kanorau e tohu ana i te tino kaha mo te kite i nga taake1 hou, nga whaariki me nga pūhui matū koiora, tae atu ki nga hua taiao6.I roto i nga hapori kaiao, ka whakawhiwhia e enei ngota ngota moroiti ki nga momo mahi aa-tinana me te kaiao, mai i te whakawhitiwhiti korero ki te whakataetae 2, 7 .I tua atu i o raatau mahi taketake, ko enei hua taiao me o raatau huarahi whakaputa ira ira hei tauira mo nga tono hangarau koiora me te rongoa2,3.Ko te tautuhi i nga huarahi me nga hononga kua tino awhinahia e te rangahau o nga microbes ahurea.Heoi ano, kua kitea e nga rangahau taake mo nga taiao maori te nuinga o nga rauropi moroiti kaore ano kia ngakia8.Ka whakawhäitihia e tënei hängai ahurea to tatou kaha ki te whakamahi i te kanorau mahi kua whakawaeheretia e te maha o nga moroiti4,9.
Ki te hinga i enei herenga, na te ahu whakamua hangarau i roto i nga tau tekau kua hori ake nei ka taea e nga kairangahau te whakaraupapa tika (ara, kare he tikanga o mua) nga kongakonga DNA moroiti mai i nga hapori katoa (metagenomics), nga pūtau kotahi ranei.Ko te kaha ki te whakahiato i enei kongakonga ki nga kongakonga ira nui ake, me te hanga ano i nga momo ira momo metagenomically assembled (MAGs) me nga genomes amplified kotahi (SAGs), ka tuwhera he waahi nui mo nga rangahau taxocentric o te microbiome (ara, nga hapori microbial me te microbiome).para huarahi hou.ake i nga taonga ira i roto i tetahi taiao) 10,11,12.Inaa, kua tino whakawhänuihia e ngä rangahau o mua tata nei te whakakitenga phylogenetic o te kanorau moroiti i runga i te whenua1, 13 kua kitea te nuinga o te kanorau mahi i roto i nga hapori moroiti takitahi karekau i kapi i mua e nga tikanga moroiti reference genome sequences (REFs)14.Ko te kaha ki te whakatakoto i te kanorau mahi kaore i kitea i roto i te horopaki o te ira o te kaihautu (ara, te whakatau ira ira) he mea nui mo te matapae i nga rarangi moroiti kaore ano kia tohuhia e whakawaehere ana i nga hua maori hou15,16 mo ​​te whai hoki i aua puhui ki to ratou kaihanga taketake17.Hei tauira, na te whakakotahitanga o te metagenomic me te kotahi-cell te tātari ira ira i ahu mai i te tohu o Candidatus Entotheonella, he roopu o nga huakita e pa ana ki te hautai, hei kaihanga o nga momo rongoa rongoa18.Heoi, ahakoa te nganatanga o na tata nei ki te torotoro ira tangata mo nga hapori moroiti kanorau,16,19 neke atu i te rua hautoru o nga raraunga metagenomic o te ao mo te moana nui rawa atu o te rauwiringa kaiao16,20 kei te ngaro tonu.No reira, i te nuinga o te waa, ko te kaha koiora o te microbiome moana me tona kaha hei putunga mo nga hua enzymatic hou me nga hua maori kei te maarama tonu.
Ki te torotoro i te kaha koiora o nga microbiome moana i te ao, i whakahiato tuatahitia e matou nga ira moroiti o te moana i whiwhi ma te whakamahi i nga tikanga-a-ahurea me nga tikanga kore-ahurea hei hanga i te papaaarangi whanui mo te phylogenetics me te mahi ira.I te tirotiro i tenei papaunga raraunga ka kitea te maha o nga momo kahui ira koiora (BGC), ko te nuinga o enei no nga whanau kaore ano kia tohuhia (GCF).I tua atu, i tautuhia e matou he whanau huakita e kore e mohiotia e whakaatu ana i te tino kanorau o nga BGC i te moana tuwhera tae noa ki tenei ra.I whiriwhiria e matou nga ara e rua o te ribosomal synthesis me te peptide (RiPP) whakarereke i muri i te whakamaoritanga mo te whakamana whakamatautau i runga i o raatau rereketanga ira mai i nga huarahi e mohiotia ana inaianei.Ko te tohu mahi o enei ara kua kitea etahi tauira ohorere o te enzymology tae atu ki nga hanganga rerekee me te mahi aukati protease.
I te tuatahi, i whai matou ki te hanga rauemi raraunga ao mo te tātari ira ira tangata, e aro ana ki ona waahanga huakita me te archaeal.I tenei mutunga, i whakahiatohia e matou nga raraunga metagenomic me nga tauira wai moana 1038 mai i nga waahi tauira 215 kua tohatohahia ki te ao (awhe latitude = 141.6°) me etahi paparanga hohonu (mai i te 1 ki te 5600 m te hohonu, e kapi ana i nga rohe pelagic, mesopelagic me te abyssal).Papamuri21,22,23 (Fig. 1a, raraunga roa, Fig. 1a me te Ripanga Tāpiri 1).I tua atu i te whakarato i te whanui matawhenua, ko enei tauira kua tohua kua tohua i taea e maatau te whakataurite i nga momo waahanga o te microbiome moana, tae atu ki nga huaketo-taonga (<0.2 µm), prokaryotic-taonga (0.2-3 µm), matūriki-taonga (0.8 µm ).–20 µm) me nga koroni kua pau te huaketo (>0.2 µm).
a, He 1038 nga momo ira tangata (metagenomics) o nga hapori microbial moana i kohia mai i nga waahi toha 215 puta noa i te ao (62°S ki te 79°N me te 179°W ki te 179°E.).Tipa mapi © Esri.Puna: GEBCO, NOAA, CHS, OSU, UNH, CSUMB, National Geographic, DeLorme, NAVTEQ, me Esri.b, i whakamahia enei metagenomes ki te hanga ano i nga MAGs (tikanga me etahi atu korero), he rereke te rahi me te kounga (tikanga) i roto i nga huingararaunga (kua tohua ki te tae).Ko nga MAG i hangaia ano i taapirihia ki nga momo ira tangata (waho) e waatea ana, tae atu ki te MAG26, SAG27 me REF.27 Whakahiato OMD.c, ka whakatauritea ki nga purongo o mua i runga i te SAG (GORG)20, MAG (GEM)16 anake, ka whakapai ake te OMD i te tohu ira tangata o nga hapori microbial moana (te reeti panui panui metagenomic; tikanga) e rua ki te toru nga wa me te whakaatu rite tonu te hohonutanga me ahopae..<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, Ko te whakarōpūtanga OMD ki te taumata tautau momo (95% te tikanga o te tuakiri nucleotide) e whakaatu ana i te katoa tata ki te 8300 nga momo, neke atu i te haurua o enei kaore ano kia tohuhia i mua i runga i nga korero taakete e whakamahi ana i te GTDB (putanga 89) e, ko te whakarōpūtanga o nga momo i runga i te momo momo ira i whakaatu ko MAG, SAG me REF he pai te whakakii tetahi ki tetahi i roto i te whakaata i te rereketanga o te phylogenetic. te microbiome moana.Ina koa, ko te 55%, 26% me te 11% o nga momo he mea motuhake mo MAG, SAG me REF.BATS, Bermuda Atlantic Time Series;GEM, ira o te microbiome o te whenua;GORG, ira tohutoro moana mo te ao;WANANGA, WANANGA Moana o Hawaii.
Ma te whakamahi i tenei huinga raraunga, i hanga ano e matou he 26,293 MAG, te nuinga o te huakita me te archaeal (Fig. 1b me nga raraunga whakawhānui, Fig. 1b).I hangahia e matou enei MAG mai i nga huihuinga mai i nga tauira metagenomic motuhake, kaua ki te whakahiatohia hei aukati i te tiango o te rereketanga o te raupapa taiao i waenga i nga tauira mai i nga waahi rereke, i nga waahi wa ranei (tikanga).I tua atu, i whakarōpūhia e matou nga kongakonga ira tangata i runga i o raatau hononga taapiri puta noa i te maha o nga tauira (mai i te 58 ki te 610 tauira, i runga i te rangahau; tikanga).I kitea e matou he wa roa engari he mea nui tenei taahiraa24 i pekehia i roto i te maha o nga mahi whakatikatika MAG16, 19, 25 nui-nui me te tino whakapai ake i te rahinga (2.7-fold i te toharite) me te kounga (+20% i te toharite) o te genome.i hangaia ano mai i te metagenome moana i akohia i konei (raraunga roa, Fig. 2a me etahi atu korero).I roto i te katoa, ko enei mahi i hua ake te pikinga 4.5-fold i nga MAG microbial moana (6-fold mena ka whakaarohia he MAG-kounga teitei anake) ka whakatauritea ki te rauemi MAG tino whanui e waatea ana i tenei ra16 (Nga Tikanga).Ko tenei huinga MAG katahi ano ka hangaia me te 830 nga MAG26 kua kohia e te ringa, 5969 SAG27 me te 1707 REF.E rua tekau ma whitu nga momo huakita o te moana me te archaea i hanga he kohinga huinga o te 34,799 genomes (Fig. 1b).
Ka arotakehia e matou te rauemi hou i hangaia hei whakapai ake i tona kaha ki te tohu i nga hapori microbial moana me te aromatawai i te paanga o te whakauru i nga momo momo ira momo.I te toharite, i kitea e 40-60% o nga raraunga metagenomic moana (Whakaahua 1c), e rua ki te toru nga wa te kapinga o nga purongo MAG-anake o mua i roto i te hohonu me te ahopae.I tua atu, ki te ine nahanaha i te rereketanga o te taake i roto i nga kohinga kua oti te whakarite, i tohuhia e matou nga ira katoa ma te whakamahi i te kete taputapu (tikanga) Genome Taxonomy Database (GTDB) me te whakamahi i te tuakiri nucleotide-whanui-ira o te 95%.28 ki te tautuhi 8,304 momo tautau (momo).Ko te rua hautoru o enei momo (tae atu ki nga karaehe hou) kaore ano kia puta i mua i te GTDB, i kitea te 2790 ma te whakamahi i te MAG i hangaia ano i tenei rangahau (Fig. 1d).I tua atu, i kitea e matou ko nga momo momo ira he tino taapiri: 55%, 26%, me te 11% o nga momo kei te tito katoa o MAG, SAG, me REF (Fig. 1e).I tua atu, ka hipokina e MAG nga momo 49 katoa i kitea i roto i te pou wai, ko te SAG me te REF anake te tohu 18 me te 11 o ratou.Engari, ko te SAG he pai ake te whakaatu i te rereketanga o nga karaehe tino noa (raraunga kua whakawhānuihia, Fig. 3a), penei i te Pelagic Bacteriales (SAR11), me te SAG e tata ana ki te 1300 nga momo me te MAG anake nga momo 390.Otirā, he iti rawa te whakakikorua o nga REF ki nga MAG, SAG ranei i te taumata momo me te tohu> 95% o te tata ki te 1000 nga momo ira karekau i kitea i roto i nga huinga metagenomic moana tuwhera i akohia i konei, ko te nuinga na te taunekeneke ki etahi atu momo tauira o te moana motuhake (hei tauira, parapara). .hoa-hoa-hoa ranei).Kia watea whanuitia ai ki te hapori putaiao, ka taea te whakarite i tenei rauemi ira ira moana, kei roto hoki i nga kongakonga kare i whakaroatia (hei tauira, mai i nga phages matapae, nga moutere ira tangata, me nga kongakonga ira ira kaore i te rawaka nga raraunga mo te hanga hou MAG), ka taea te whakataurite ki nga raraunga taake. .Whakauruhia nga korero korero me te mahi ira me nga tawhā horopaki i roto i te Raraunga Raraunga Microbiology Ocean (OMD; https://microbiomics.io/ocean/).
Na ka anga matou ki te tirotiro i te rawa me te hou o te pumanawa koiora i roto i nga microbiome moana tuwhera.I tenei mutunga, i whakamahia tuatahi e matou te antiSMASH mo nga MAG, SAG, me nga REF katoa i kitea i roto i te 1038 metagenomes moana (tikanga) ki te tohu i te katoa o te 39,055 BGCs.Ka whakarōpūhia enei ki te 6907 GCF kore-tuuturu me te 151 taupori tautau ira (GCCs; Ripanga Tāpiri 2 me nga tikanga) ki te whakaatu mo te whakahekenga tuuturu (ara, ko taua BGC ka taea te whakawaehere i roto i nga momo ira maha) me nga raraunga metagenomic Te wehewehenga o nga BGCs kukū.Ko nga BGC kaore i oti i tino piki ake, mena he (He korero taapiri), te maha o nga GCF me nga GCC, kei roto i te iti rawa kia kotahi te mema BGC mau tonu i roto i te 44% me te 86% o nga keehi.
I te taumata GCC, i kitea e matou te tini o nga momo RiPP kua tohuhia me etahi atu hua taiao (Fig. 2a).I roto i a raatau, hei tauira, ko nga arylpolenes, carotenoids, ectoines, me nga siderophores no nga GCC me te whanui o te tohatoha phylogenetic me te nui o nga metagenomes moana, e tohu ana i te whanuitanga o nga microorganisms ki te taiao o te moana, tae atu ki te aukati ki nga momo hāora tauhohenga, oxidative me te ahotea osmotic..te whakauru rino ranei (he korero ano).He rereke tenei kanorau mahi ki te tātaritanga tata mo te 1.2 miriona BGC i roto i te 190,000 nga momo ira e rongoa ana i roto i te NCBI RefSeq pātengi raraunga (BiG-FAM/RefSeq, ka kiia i muri nei ko RefSeq)29, e whakaatu ana ko nga peptides Synthetase nonribosomal (NRPS) me te polyketide synthase. (PKS) BGCs (He korero taapiri).I kitea ano e matou 44 (29%) GCCs anake e hono tawhiti ana ki tetahi RefSeq BGC (\(\ bar{d}\)RefSeq> 0.4; Fig. 2a me nga tikanga) me te 53 (35%) GCC anake i MAG , e whakaatu ana i te kaha. ki te kite i nga matū kaore i whakaahuahia i mua i OMD.I te mea ko ia o enei GCC e tohu ana i nga mahi koiora tino kanorau, i tātarihia ano e matou nga raraunga i te taumata GCF i roto i te ngana ki te whakarato i te whakarōpūtanga o nga BGC kua tohuhia hei tohu mo nga hua taiao29.Ko te katoa o te 3861 (56%) nga GCF kua tautuhia karekau i inaki ki te RefSeq, a> 97% o nga GCF karekau i roto i MIBiG, tetahi o nga putunga nui rawa atu o nga BGC kua whakamanahia (Whakaahua 2b).Ahakoa ehara i te mea miharo ki te kitea he maha nga huarahi hou i roto i nga waahi kaore i te tino whakaatuhia e te tohu tohutoro, ko ta maatau tikanga mo te whakakore i nga BGC ki roto i nga GCF i mua i te rereke o te tohu tohu i nga purongo o mua 16 ka taea e matou te whakarato i te aromatawai koretake o te mea hou.Ko te nuinga o te kanorau hou (3012 GCF, 78%) e rite ana ki nga terpenes kua matapaetia, RiPP me etahi atu hua maori, a ko te nuinga (1815 GCF, 47%) kua whakawaeherehia ki nga momo kaore e mohiotia na te kaha o te koiora.Kaore i rite ki nga huinga PKS me te NRPS, ko enei BGC kiato ka iti ake te wehewehe i te wa o te huihuinga metagenomic 31 me te tuku atu i te wa-me te whai rauemi-kaha te tohu mahi mo o raatau hua.
E 39,055 nga BGC i whakarōpūhia ki te 6,907 GCF me te 151 GCC.a, whakaaturanga raraunga (waho o roto).Ko te whakarōpūtanga aroākapa o nga tawhiti BGC i runga i te GCC, 53 o enei kua whakaritea e MAG anake.Kei roto i te GCC nga BGC mai i nga taake rereke (In-transformed gate frequency) me nga akomanga BGC rereke (he rite te rahi o te porowhita ki tona auau).Mo ia GCC, ko te paparanga o waho e tohu ana i te maha o nga BGC, te nui (te ōrau o nga tauira), me te tawhiti (te iti rawa o te BGC cosine tawhiti (min(dMIBiG))) mai i te BiG-FAM ki te BGC.Ko nga GCC me nga BGC e tata ana ki nga BGC kua whakamanahia (MIBiG) kua tohua ki nga pere.b Te whakatairite i te GCF me nga BGC i matapaetia (BiG-FAM) me nga BGC kua whakamanahia (MIBiG), 3861 nga GCF hou (d–>0.2) i kitea.Ko te nuinga (78%) o enei waehere mo RiPP, terpenes, me etahi atu hua taiao putative.c, ko nga momo ira katoa i roto i te OMD i kitea i roto i te 1038 metagenomes moana i whakanohoia ki roto i te rakau turanga GTDB hei whakaatu i te kapi phylogenetic o te OMD.Ko nga karaehe kaore he ira i roto i te OMD ka whakaatuhia ki te hina.Ko te maha o nga BGC e rite ana ki te maha rawa o nga BGC kua matapaehia mo ia ira i roto i tetahi karaehe.Mo te whakamarama, ko te 15% whakamutunga o nga pona kua hinga.Ko nga pere e tohu ana i nga karaehe nui ki te BGC (>15 BGC), haunga te Mycobacterium, Gordonia (tuarua ki a Rhodococcus), me Crocosphaera (tuarua ki Synechococcus).d, Kaore e mohiotia c.I whakaatu a Eremiobacterota i te tino kanorau koiora (te taurangi Shannon i runga i te momo hua taiao).Ko ia roopu te tohu ira ira me te nuinga o nga BGC o te momo.T1PKS, PKS momo I, T2/3PKS, PKS momo II me te momo III.
I tua atu i te whai rawa me te mea hou, ka tirotirohia e matou te hanganga koiora o te pumanawa koiora o te microbiome moana.Ko te whakarōpūtanga o nga tauira ma te tohatoha tau kape GCF metagenomic toharite (Nga Tikanga) i whakaatu ko nga hapori iti-latitude, mata, prokaryotic-taonga me nga hapori rawakore, te nuinga mai i te mata, i nga wai hohonu atu ranei i te ra, he taonga nui ki te RiPP me te BGC terpenes.Engari, ko te polar, te moana hohonu, te huaketo-me te matūriki-taonga hapori i hono ki te nui ake o te NRPS me te PKS BGC (raraunga kua whakawhānuihia, Whakaahua 4 me etahi atu korero).Ka mutu, i kitea e matou ko nga hapori ngaru me nga hapori pelagic i tino rangahaua ko nga punanga tino pai mo nga terpenes hou (Whakaahua Raraunga Whakanuia).Ko te kaha teitei mo te PKS, RiPP me etahi atu hua taiao (Whakaahua 5a me nga raraunga kua whakawhānuihia).
Hei whakakii i ta maatau rangahau mo te pumanawa koiora o nga microbiome moana, i whai maatau ki te mapi i o raatau tohanga phylogenetic me te tautuhi i nga karaehe whakarangatira BGC hou.I tenei mutunga, i tuuhia e matou nga ira o te moroiti moana ki roto i te rakau huakita GTDB13 me te rakau phylogenetic archaeal me te whakakikorua i nga ara koiora putative e whakawaeheretia ana e ratou (Fig. 2c).Kua kitea ngawari e matou he maha o nga karaehe whakarangatira BGC (e tohuhia ana e te neke atu i te 15 BGCs) i roto i nga tauira wai moana (tikanga) e mohiotia ana mo o raatau pumanawa koiora, penei i te cyanobacteria (Synechococcus) me te huakita Proteus, penei i Tistrella32,33, kua aro mai ranei mo o raatau. hua maori .pērā i Myxococcota (Sandaracinaceae), Rhodococcus me Planctomycetota34,35,36.Ko te mea whakamiharo, i kitea e matou he maha o nga whakapapa kaore ano kia tirotirohia i roto i enei rarangi.Hei tauira, no nga ota kaitono me nga puninga karekau e tohuhia ana i roto i te phyla Planctomycetota me Myxococcota (Ripanga Tāpiri 3).Ka huihuia, e tohu ana tenei ka whakawhiwhia e te OMD te uru ki nga korero phylogenetic kaore i mohiotia i mua, tae atu ki nga microorganisms, ka tohu pea i nga whaainga hou mo te whakakitenga o te whaariki me te hua taiao.
I muri mai, i tohuhia e matou te karaehe whakarangatira BGC ma te tatau noa i te maha o nga BGC kua whakawaeheretia e ona mema, engari ma te aromatawai i te rereketanga o enei BGC, e whakamarama ana i te maha o nga momo momo hua kaitono taiao (Fig. 2c me nga tikanga. )..I kitea e matou ko te nuinga o nga momo kanorau koiora e tohuhia ana e nga MAG huakita i hangaia i tenei rangahau.Ko enei huakita no te roopu Candidatus Eremiobacterota kare i ngakia, kare tonu i te tirotirohia i tua atu i etahi rangahau ira tangata37,38.E mea tia ia tapao e “ca.Ko te puninga Eremiobacterota kua wetewetehia i roto i te taiao whenua39 karekau e mohio kei te whakauru mai etahi mema kua whakarangatirahia ki te BGC.I konei kua hanga ano e matou e waru nga MAG o te momo rite (te tuakiri nucleotide > 99%) 23. Na reira ka whakaarohia e matou te ingoa momo "Candidatus Eudoremicrobium malaspinii", i tapaina ki te nereid (moana nymph), he taonga ataahua i roto i nga korero a Kariki me nga haerenga.'Ka.E ai ki te phylogenetic annotation 13, karekau he whanaunga o E. malaspinii i mohiotia i mua atu i te taumata raupapa, no reira no tetahi whanau huakita hou e kii ana matou ko “Ca.E. malaspinii” ko te momo momo me te “Ca.Eudormicrobiaceae” hei ingoa whaimana (He korero taapiri).He hangahanga metagenomic poto o 'Ca.Ko te kaupapa E. malaspinii genome i whakamanahia e te whakaurunga iti rawa, te roa o te panui metagenomic sequencing me te whakahiato o te huihuinga o te tauira kotahi (Methods) hei 9.63 Mb linear chromosome kotahi me te 75 kb tāruarua.ko te rangirua anake e toe ana.
Hei whakapumau i te horopaki phylogenetic o tenei momo, i rapua e matou nga momo e 40 e tata ana ki roto i etahi atu tauira metagenomic kua whakarangatirahia eukaryotic mai i te haerenga o Tara Moana na roto i te hanga ira ira.He poto, kua honoa e matou nga panui metagenomic ki nga kongakonga ira e hono ana ki te "Ca.E. malaspinii” me te whakapae ko te pikinga o te reeti whakauru i roto i tenei tauira e tohu ana i te aroaro o etahi atu whanaunga (tikanga).Ko te mutunga mai, i kitea e matou nga MAG 10, he huinga o nga MAG 19 e tohu ana i nga momo e rima i roto i nga puninga e toru i roto i te whanau hou kua tautuhia (arā "Ca. Eudormicrobiaceae").I muri i te tirotiro a-ringa me te mana o te kounga (raraunga kua whakawhānuihia, Whakaahua 6 me etahi atu korero), i kitea e matou ko "Ca.Ko nga momo Eudormicrobiaceae e whakaatu ana i nga momo ira nui ake (8 Mb) me te nui ake o te kaha koiora (14 ki te 22 BGC mo ia momo) i era atu mema "Ca".Clade Eremiobacterota (tae atu ki te 7 BGC) (Fig. 3a–c).
a, Nga tuunga Phylogenetic o te rima 'Ca.Ko nga momo o Eudormicrobiaceae i whakaatu i te taonga BGC e pa ana ki nga raina moana kua tohua i roto i tenei rangahau.Kei roto i te rakau phylogenetic te 'Ca katoa.Ko te MAG Eremiobacterota me nga mema o etahi atu phyla (nga tau ira i roto i nga taiapa) i whakaratohia i roto i te GTDB (putanga 89) i whakamahia mo te papamuri kukuwhatanga (Methods).Ko nga papa o waho e tohu ana i nga whakarōpūtanga i te taumata whanau ("Ca. Eudormicrobiaceae" me "Ca. Xenobiaceae") me te taumata o te akomanga ("Ca. Eremiobacteria").Ko nga momo e rima e whakaahuatia ana i roto i tenei rangahau e tohuhia ana e nga waehere alphanumeric me nga ingoa ingoa-rua e whakaarohia ana (Nga korero taapiri).b, pai.Ko nga momo Eudormicrobiaceae e wehewehe ana i nga karihi BGC e whitu.Ko te kore o te BGC i roto i te karaehe A2 na te kore i oti o te tohu MAG (Taiputanga 3).Ko nga BGC he mea motuhake ki "Ca.Amphithomicrobium" me "Ca.Amphithomicrobium” (nga papa A me B) kaore i te whakaatuhia.c, Ko nga BGC katoa i whakawaeheretia hei "Ca.Ko te Eudoremicrobium taraoceanii i kitea i roto i te 623 metatranscriptomes i tangohia mai i nga moana o Tara.Ko nga porowhita totoka e tohu ana i te tuhi kaha.Ko nga porowhita karaka e tohu ana i nga huringa porowhita kua huri-rua ki raro, ki runga ake hoki i te reiti whakaputanga ira (tikanga).d, nga pihi huanga (tikanga) e whakaatu ana i te 'Ca.Ko nga momo o te Eudormicrobiaceae e horapa nui ana ki te nuinga o nga peeke moana me te pou wai katoa (mai i te mata ki te hohonu o te 4000 m te iti rawa).I runga i enei whakatau tata, i kitea e matou ko 'Ca.E. malaspinii' te kaute mo te 6% o nga pūtau prokaryotic i roto i nga hapori e pa ana ki te witi pelagic hohonu.I whakaarohia e matou he momo kei tetahi waahi mena ka kitea i roto i tetahi hautanga o te rahi o tetahi paparanga hohonu.IO – Indian Ocean, NAO – North Atlantic, NPO – North Pacific, RS – Red Sea, SAO – South Atlantic, SO – Southern Ocean, SPO – South Pacific.
Te ako i te nui me te tohatoha o Ca.Ko te Eudormicrobiaceae, i kitea e matou, kei te nuinga o nga waaawa moana, tae atu ki te pou wai katoa (Fig. 3d).I te rohe, e 6% o te hapori microbial moana, ka noho hei waahanga nui o te microbiome moana o te ao.I tua atu, i kitea e matou te ihirangi whanaunga o Ca.Ko nga momo Eudormicrobiaceae me o ratou taumata whakapuaki BGC i tino teitei i roto i te hautanga whakarangatira eukaryotic (Fig. 3c me nga raraunga roa, Fig. 7), e tohu ana i te taunekeneke pea me te matūriki, tae atu ki te plankton.He ahua rite tenei tirohanga ki 'Ca.Ko nga Eudoremicrobium BGC e whakaputa ana i nga hua taiao cytotoxic na roto i nga huarahi e mohiotia ana ka whakaatu pea i te whanonga konihi (Taupiri me te Raraunga Whakawhanui, Whakaahua 8), he rite ki etahi atu konihi e whakaputa motuhake ana i nga metabolites penei i te Myxococcus41.Te kitenga o Ca.Ko te Eudormicrobiaceae i roto i te iti ake o te waatea (moana hohonu) me nga tauira eukaryotic kaore i te prokaryotic ka whakamarama he aha enei huakita me o ratou rereketanga BGC ohorere e noho marama ana i roto i te horopaki o te rangahau kai maori.
I te mutunga, i whai matou ki te whakamatau i te oati o a maatau mahi-a-microbiome ki te rapu huarahi hou, nga whaariki, me nga hua taiao.I roto i nga karaehe rereke o nga BGC, e mohiotia ana te ara RiPP ki te whakawaehere i te matū nui me te kanorau mahi na te maha o nga whakarereketanga i muri i te whakamaoritanga o te peptide matua e nga enzymes pakeke42.Na i whiriwhiria e matou e rua 'Ca.Ko nga Eudoremicrobium' RiPP BGCs (Whakaahua 3b me 4a-e) kei runga i te rite ki tetahi BGC e mohiotia ana (\(\ bar{d}\)MIBiG me \(\ bar{d}\)RefSeq i runga ake i te 0.2).
a–c, In vitro heterologous expression and in vitro enzymatic assays of a novel (\(\ bar{d}\)RefSeq = 0.29) cluster of RiPP biosynthesis specific for deep sea Ca species.E. malaspinii 'i arahina ki te hanga o nga hua diphosphorylated.c, nga whakarereketanga i tautuhia ma te whakamahi i te teitei-taumira (HR) MS / MS (te wehewehenga e tohuhia ana e nga katote b me y i roto i te hanganga matū) me te NMR (raraunga kua whakawhānuihia, Fig. 9).d, tenei phosphorylated peptide whakaatu iti micromolar inhibition o mammalian neutrophil elastase, e kore e kitea i roto i te peptide mana me te peptide dehydrating (te tango matū induced dehydration).E toru nga wa i tukuna ano te whakamatautau me nga hua rite.Hei tauira, ko te korero heterologous o te pukapuka tuarua \(\bar{d}\)RefSeq = 0.33) kapoi o te koiora pūmua e whakamarama ana i te mahi o nga whaa e whaa e whaa e whakarereke ana i te 46 waikawa amino peptide matua.Ka pokea nga toenga e ai ki te waahi whakarereke i tohuhia e te HR-MS/MS, te tapanga isotope, me te tātaritanga NMR (Nga korero taapiri).Ko te tae karekau e tohu ana ka puta te whakarereketanga ki tetahi o nga toenga e rua.Ko te whika he whakahiatotanga o te maha o nga hanga heterologous hei whakaatu i te ngohe o nga whaariki pakeke katoa i runga i te karihi kotahi.h, Whakaahua o nga raraunga NMR mo te tuara amide N-methylation.Ko nga hua katoa ka whakaatuhia ki te piki.10 me nga raraunga roa.i, Ko te turanga Phylogenetic o te FkbM pūmua pūmua pūmua whākōkī i roto i nga rohe FkbM katoa i kitea i roto i te MIBiG 2.0 pātengi raraunga whakaatu he whākōkī o tenei hapu ki te mahi N-methyltransferase (Taupiri Whaiaro).Ka whakaatuhia nga hoahoa hoahoa o nga BGC (a, e), nga hanganga peptide precursor (b, f), me nga hanganga matū putative o nga hua taiao (c, g).
Ko te ara RiPP tuatahi (\(\ bar{d}\)MIBiG = 0.41, \(\bar{d}\)RefSeq = 0.29) i kitea anake i nga momo moana hohonu "Ca.E. malaspinii” me nga waehere mo te Peptide- precursor (Fig. 4a, b).I roto i tenei enzyme pakeke, kua tautuhia e matou he rohe mahi kotahi e hono ana ki te rohe whakamaroketanga o te synthase lantipeptide e whakakorikori ana i te phosphorylation me te tango i muri mai o te 43 (Taapiri Whaiaro).No reira, e matapae ana matou ko te whakarereketanga o te peptide o mua ka uru ki te whakamaroketanga e rua-taahiraa.Heoi, ma te whakamahi i te tandem mass spectrometry (MS/MS) me te nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), i kitea e matou he polyphosphorylated linear peptide (Fig. 4c).Ahakoa te ohorere, i kitea e matou etahi rarangi taunakitanga hei tautoko i tana hua mutunga: e rua nga momo rereke rereke me te kore matewai i roto i nga whakamatautau in vitro, te tautuhi i nga toenga matua i whakarereke i roto i te waahi whakamaoritanga catalytic o te enzyme pakeke.he mea hanga ano e "Ca".Ko te E. malaspinii genome (raraunga kua whakawhānuihia, te 9 me nga korero taapiri) me te mutunga, ko te mahi koiora o te hua phosphorylated, engari ehara i te ahua o te matū kua whakamarokehia (Fig. 4d).I roto i te meka, i kitea e matou e whakaatu ana i te iti o te mahi aukati protease micromolar ki te neutrophil elastase, he rite ki etahi atu hua taiao e pa ana ki te awhe kukū (IC50 = 14.3 μM) 44, ahakoa te mea kei te noho tonu te mahi kaiao hei whakamarama.I runga i enei hua, ka whakaaro matou ki te whakaingoa i te ara "phospheptin".
Ko te take tuarua he ara RiPP matatini e tika ana mo 'Ca.Ko te puninga Eudoremicrobium (\(\bar{d}\)MIBiG = 0.46, \(\bar{d}\)RefSeq = 0.33) i tohuhia hei whakawaehere i nga hua pūmua taiao (Fig. 4e).Ko enei ara he mea tino pai ki te hangarau koiora na te kaha o te matapae me te maha o nga whakarerekētanga matū rereke i hangaia e nga enzymes kua whakawaeheretia e nga BGCs45 poto.I kitea e matou he rereke tenei pūmua i nga pūmua kua tohuhia i mua i te mea karekau ia i te kaupapa matua NX5N o te polyceramides me te kowiri lanthionine o landornamides 46 .Hei whakaea i nga herenga o nga tauira korero rerekee noa, i whakamahia e matou me te punaha Microvirgula aerodenitrificans ritenga hei tohu i nga whaaamu huarahi pakeke e wha (tikanga).Ma te whakamahi i te huinga o MS / MS, te tapanga isotope, me te NMR, i kitea e matou enei enzymes pakeke i roto i te 46-amino acid core o te peptide (Fig. 4f,g, raraunga whakawhānui, Fig. 10-12 me etahi atu korero).I roto i nga enzymes pakeke, i tohuhia e matou te ahua tuatahi o te whanau FkbM O-methyltransferase 47 i te huarahi RiPP me te kitea ohorere ko tenei enzyme pakeke e whakauru ana i te N-methylation tuara (Fig. 4h, i me etahi atu korero).Ahakoa e mohiotia ana tenei whakarerekētanga i roto i nga hua NRP48 taiao, ko te N-methylation enzymatic o nga here amide he tauhohenga uaua engari he mea nui te hangarau koiora49 e tino pai ana ki te whanau RiPP o nga borosine.Putanga 50,51.Ko te tautuhi i tenei mahi i roto i etahi atu whanau o nga enzymes me te RiPP ka whakatuwhera ake i nga tono hou me te whakawhānui ake i te rereketanga mahi o nga pūmua 52 me o ratou kanorau matū.I runga i nga whakarereketanga kua tautuhia me te roa rereke o te hanganga hua kua whakaarohia, ka whakaarohia e matou he ingoa ara "pythonamide".
Ko te kitenga o te enzymology ohorere i roto i te whanau o nga enzyme e whakaatu ana i te oati mo nga tohu-a-taiao mo nga kitenga hou, me te whakaatu hoki i te iti o te kaha mo te hiranga mahi i runga i te homology raupapa anake.No reira, me nga purongo o nga RiPP polyphosphorylated bioactive kore-kanoni, e whakaatu ana a maatau hua i te whai rawa-nui engari he uara nui ki nga mahi koiora waihanga kia tino kitea te whai rawa o te mahi, te kanorau, me nga hanganga rereke o nga pūhui koiora.
I konei ka whakaatuhia e matou te whānuitanga o te pumanawa koiora kua whakawaeheretia e te moroiti me o raatau horopaki ira i roto i te microbiome moana o te ao, e whakahaere ana i nga rangahau a meake nei ma te tuku rauemi ka puta ki te hapori putaiao (https://microbiomics.io/ocean/).I kitea e matou ko te nuinga o nga mea hou o te phylogenetic me te mahi ka taea anake ma te hanga ano i nga MAG me nga SAG, ina koa i nga hapori microbial e kore e whakamahia hei arahi i nga mahi tirotiro koiora a meake nei.Ahakoa ka aro tatou ki konei mo 'Ca.Ko te Eudormicrobiaceae" he whakapapa, ina koa ko te "tangata" koiora, ko te nuinga o nga BGC i matapaehia i roto i te microbiota kare ano i kitea ka whakawaeheretia nga enzymologies kaore ano i whakaahuahia i mua ka puta mai nga pūhui me nga mahi whakahirahira mo te taiao me te hangarau koiora.
Ko nga huinga raraunga metagenomic mai i nga rangahau ohanga nui me nga rangahau-a-waahi me te hohonu o te raupapatanga i whakauruhia hei whakanui ake i te kapi o nga hapori microbial moana o te ao i roto i nga peeke moana, nga paparanga hohonu me te roa o te waa.Ko enei huinga raraunga (Ripanga Tāpiri 1 me te Whakaahua 1) kei roto i nga metagenomics mai i nga tauira i kohia i roto i nga moana o Tara (he whakarangatira viral, n=190; prokaryotic enriched, n=180)12,22 me te haerenga BioGEOTRACES (n=480).Te Waa Waa o Hawaiian Oceanic (HOT, n = 68), Te Waa o Bermuda-Atlantic Time (BATS, n = 62)21 me te Whakaterenga Malaspina (n = 58)23.Ko nga panui raupapa mai i nga kongakonga metagenomic katoa i tātarihia mo te kounga ma te whakamahi i te BBMap (v.38.71) ma te tango i nga taapiri raupapa mai i nga panui, te tango i nga panui kua mapi ki nga raupapa whakahaere kounga (PhiX genomes), me te whakamahi i te trimq=14, maq=20 ka whakakore i te kounga o te panui, maxns = 0 and minlength = 45. I whakahaeretia nga tātaritanga o muri mai, i hanumi ranei ki nga panui QC mena kua tohua (bbmerge.sh minoverlap=16).Ko nga panui QC i whakatauhia (te whaainga bbnorm.sh = 40, te hohonutanga o te hinengaro = 0) i mua i te hanga ma te whakamahi metaSPAdes (v.3.11.1, v.3.12 ranei ina hiahiatia)53.Ko nga huinga scaffold contigs (i muri nei ka kiia ko nga scaffolds) ka oti te tātari ma te roa (≥1 kb).
I wehewehea nga tauira metagenomic 1038 ki roto i nga roopu, a, mo ia roopu tauira, ko te panui o te kounga metagenomic o nga tauira katoa i rite ki nga taiapa o ia tauira motuhake, ka puta ko te maha o nga roopu taiapa takirua e panui ana: Tara Marine Viruses – Enriched (190×190), Prokaryotes Enriched (180×180), BioGEOTRACES, HOT me BATS (610×610) me Malaspina (58×58).I mahia te mapi ma te whakamahi i te Burrows-Wheeler-Aligner (BWA) (v.0.7.17-r1188)54 e taea ai te whakarite panui ki nga waahi tuarua (ma te whakamahi i te haki -a).I tātarihia nga rarangi kia 45 iti rawa te roa o nga turanga, he ≥97% te tuakiri, me te ≥80% te roa o te panui.I tukatukahia nga konae BAM i puta ma te whakamahi i te tuhinga jgi_summarize_bam_contig_depths mo MetaBAT2 (v.2.12.1)55 hei whakarato kapinga-a-roto me waenga-tauira mo ia roopu.Ka mutu, i whakarōpūhia nga taiapa hei whakanui ake i te tairongo ma te whakahaere takitahi i te MetaBAT2 ki nga tauira katoa me te –minContig 2000 me –maxEdges 500. Ka whakamahia e matou te MetaBAT2 hei utu mo te kaimekemeke huinga na te mea kua whakaatuhia i roto i nga whakamatautau motuhake ko te kaimekemeke kotahi tino whai hua.me te 10 ki te 50 nga wa tere ake i era atu kaimekemeke e whakamahia nuitia ana57.Hei whakamatautau mo te painga o te nui o nga hononga, he tauira iti o te metagenomics i kowhiria matapōkeretia (10 mo ia o nga huingararaunga Tara Moana e rua, 10 mo BioGEOTRACES, 5 mo ia raupapa wa, me te 5 mo Malaspina) i whakamahia nga tauira anake.Ka whakarōpūhia nga tauira o roto ki te tiki korero korero.(He korero taapiri).
Ko etahi atu momo ira (waho) i whakauruhia ki roto i te tātaritanga i muri mai, ara ko te 830 MAG i kowhiria a ringa mai i tetahi waahanga o te huingararaunga Tara Oceans26, 5287 SAG mai i te huingararaunga GORG20, me nga raraunga mai i te paataka raraunga MAR (MarDB v. 4) mai i te 1707 REF motuhake me te 682 SAG). [I|i] taratahi'.
Ko te kounga o ia ipu metagenomic me nga ira o waho i aromatawaihia ma te whakamahi i te CheckM (v.1.0.13) me te Rerenga Mahi Raina a Anvi'o (v.5.5.0)58,59.Mena ka ripoatahia e CheckM, Anvi'o ranei ≥50% te oti/te whakaoti me te ≤10% te poketanga/te whakahekenga, katahi ka tiakina nga pūtau metagenomic me nga ira o waho mo te tātaritanga a muri ake nei.Ka whakakotahihia enei kaute ki roto i te tino tutukitanga (mcpl) me te pokenga toharite (mctn) hei whakarōpū i te kounga o te ira ira i runga i nga paearu hapori60 e whai ake nei: te kounga teitei: mcpl ≥ 90% me te mctn ≤ 5%;te kounga pai: mcpl ≥ 70%, mctn ≤ 10%, te kounga reo: mcpl ≥ 50% me te mctn ≤ 10%, te kounga ataahua: mcpl ≤ 90% ranei mctn ≥ 10%.Ko nga iraira kua tātarihia ka honohia ki nga kaute kounga (Q me Q') penei: Q = mcpl – 5 x mctn Q' = mcpl – 5 x mctn + mctn x (te rerekee o te riaka)/100 + 0.5 x log[N50] .(i whakatinanahia i dRep61).
Hei tuku i te tātaritanga whakatairite i waenga i nga puna raraunga rereke me nga momo momo ira (MAG, SAG me REF), 34,799 nga momo ira i whakakorehia i runga i te tuakiri nucleotide toharite whanui (ANI) ma te whakamahi i te dRep (v.2.5.4).Ka tukurua)61 me te 95% nga paepae ANI28,62 (-comp 0 -con 1000 -sa 0.95 -nc 0.2) me nga ira tohu-takitahi ma te whakamahi i te SpecI63 e whakarato ana i te kohinga ira i te taumata momo.I tohua he momo ira tangata mo ia kahui dRep i runga i te kaute kounga teitei (Q') kua tautuhia i runga ake nei, i kiia he tohu mo te momo.
Hei arotake i te tere mapi, BWA (v.0.7.17-r1188, -a) i whakamahia ki te mapi i nga huinga 1038 katoa o nga panui metagenomic me te 34,799 genomes kei roto i te OMD.Ko nga panui e whakahaeretia ana e te kounga i mapi ki te aratau kotahi-mutunga, ka tātarihia nga tiritiritanga kia mau tonu nga tirohanga ≥45 bp te roa.me te tuakiri ≥95%.Ko te ōwehenga whakaatu mo ia tauira ko te ōrau o nga panui e toe ana i muri i te tātari ka wehea ki te tapeke o nga panui whakahaere kounga.Ma te whakamahi i te huarahi ano, i whakaitihia ia o nga metagenomes 1038 ki te 5 miriona whakauru (raraunga kua whakawhānuihia, Fig. 1c) me te rite ki a GORG SAG i OMD me nga GEM16 katoa.Ko te nui o nga MAG i whakahokia mai i te wai moana i roto i te pukapuka GEM16 i whakatauhia e nga patai kupu matua mo nga puna metagenomic, ma te whiriwhiri i nga tauira wai moana (hei tauira, he rereke ki nga parataiao moana).Ko te mea motuhake, ka tohua e matou te "waiwai" hei "ecosystem_category", "marine" hei "ecosystem_type", me te tātari "nohoanga" hei "moana hohonu", "moana", "moana moana", "moana pelagic", "wai moana" , “Ocean”, “Wai Moana”, “Wai Moana Mata”, “Wai Moana Mata”.Ko te hua tenei i 5903 MAGs (734 te kounga teitei) kua tohaina ki runga i te 1823 OTU (tirohia i konei).
Ko nga momo ira prokaryotic i tohuhia ma te whakamahi i te GTDB-Tk (v.1.0.2)64 me nga tawhā taunoa e aro ana ki te GTDB r89 putanga 13. I whakamahia te Anvi'o ki te tautuhi i nga ira eukaryotic i runga i te matapae rohe me te maumahara ≥50% me te taapiri ≤ 10%.Ko te whakamohiotanga taake o tetahi momo ka tautuhia ko tetahi o ona tohu ira.Haunga nga eukaryotes (148 MAG), i tuhia tuatahitia ia genome ma te whakamahi i te prokka (v.1.14.5)65, te whakaingoa i nga ira katoa, te tautuhi i nga tawhā "archaea", "huakita" ranei ina hiahiatia, ka ripoatahia hoki mo te kore- tohu ira.me nga rohe CRISPR, i roto i etahi atu ahuatanga o te momo ira tangata.Tuhia nga ira matapae ma te tautuhi i nga ira tohu-takitahi-a-ao (uscMG) ma te whakamahi i te fetchMG (v.1.2)66, tautapahia nga roopu ortholog me te uiui ma te whakamahi i te emapper (v.2.0.1)67 i runga i te eggNOG (v.5.0)68.KEGG pātengi raraunga (whakaputaina Hui-tanguru 10, 2020) 69. Ko te taahiraa whakamutunga i mahia ma te whakahono i nga pūmua ki te papaa raraunga KEGG ma te whakamahi i te DIAMOND (v.0.9.30)70 me te paatai ​​​​me nga kaupapa korero mo te ≥70%.I tātarihia ano nga hua e ai ki te NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline71 i runga i te tere moka ≥ 50% o te reiti morahi e tumanakohia ana (hono ake).I whakamahia ano nga raupapa ira hei whakauru ki te tautuhi i nga BGC i roto i te genome ma te whakamahi i te antiSMASH (v.5.1.0)72 me nga tawhā taunoa me nga pahūtanga tautau rereke.Kua whakahiatohia nga momo ira me nga korero ki te OMD me nga metadata horopaki e waatea ana i runga ipurangi (https://microbiomics.io/ocean/).
He rite ki nga tikanga kua whakaahuahia i mua12,22 i whakamahia e matou te CD-HIT (v.4.8.1) ki te kapoi > 56.6 miriona ira-whakawaehere pūmua mai i nga ira huakita me te archaeal mai i OMD ki te 95% te tuakiri me nga ira poto ake (90% te kapi)73 tae noa ki >17.7 miriona nga tautau ira.Ko te raupapa roa rawa i tohua hei ira tohu mo ia kahui ira.Ko nga metagenomes 1038 ka taurite ki> 17.7 miriona BWA (-a) nga mema o te roopu me nga konae BAM i puta mai i tātarihia kia mau tonu nga whakahiatotanga me te ≥95% ōrau te tuakiri me te ≥45 te turanga.I tatauhia te nui o te ira-roa ma te tatau tuatahi i nga whakaurunga mai i te tiaroaro ahurei pai rawa atu, katahi, mo nga whakaurunga mapi-kore, me te taapiri i nga tatau hautau ki nga ira whainga e rite ana ki te maha o nga whakaurunga ahurei.
Ko nga genomes mai i te OMD kua whakawhānuihia (me etahi atu MAGs mai i "Ca. Eudormicrobiaceae", tirohia i raro nei) i taapirihia ki te mOTUs74 metagenomic analysis tool database (v.2.5.1) ki te hanga i tetahi papaunga tohutoro tohutoro mOTU.E ono anake nga momo ira-ira kotahi (23,528 genomes) i ora mai i te tekau uscMGs.Na te roha o te putunga raraunga ka 4,494 atu nga tautau i te taumata momo.1038 metagenomes i tātarihia ma te whakamahi i nga tawhā taunoa mOTU (v.2).E 989 nga momo ira kei roto i nga huinga mOTU 644 (95% REF, 5% SAG me te 99.9% no MarDB) kaore i kitea e te tohu mOTU.Ka whakaata tenei i etahi atu punaa mo te wehe moana o nga ira o MarDB (ko te nuinga o nga momo ira kaore i kitea he hononga ki nga rauropi kua wehea mai i te parataiao, nga ope moana, me etahi atu).Ki te aro tonu ki te taiao moana tuwhera i roto i tenei rangahau, ka whakakorehia e matou i roto i te tātaritanga o raro ki te kore e kitea, ka whakauruhia ranei ki roto i te papaunga raraunga mOTU roa i hangaia i tenei rangahau.
Ko nga BGC katoa mai i te MAG, SAG me REF i OMD (tirohia i runga ake nei) i honoa me nga BGC kua tautuhia i roto i nga scaffolds metagenomic katoa (antiSMASH v.5.0, tawhā taunoa) me te tohu ma te whakamahi i te BiG-SLICE (v.1.1) ( rohe PFAM )75.I runga i enei ahuatanga, i tatauhia e matou nga tawhiti o te cosine katoa i waenga i nga BGC ka whakarōpūhia (te tikanga hononga) ki te GCF me te GCC ma te whakamahi i nga paepae tawhiti o te 0.2 me te 0.8.Ko enei paepae he urutaunga o nga paepae i whakamahia i mua ma te whakamahi i te tawhiti Euclidean75 me te tawhiti o te cosine, e whakaiti ana i etahi o nga hapa i roto i te rautaki whakahiato BiG-SLICE taketake (He korero taapiri).
Ka tātarihia nga BGC ki te pupuri noa i te ≥5 kb kua whakawaeheretia i runga i nga scaffolds hei whakaiti i te tupono o te wehenga pera i te whakaahuatanga o mua16 me te whakakore i nga MarDB REF me nga SAG kaore i kitea i roto i te 1038 metagenomes (tirohia i runga ake).Ko te mutunga mai o te 39,055 BGC i whakawaeheretia e te genome OMD, me etahi atu 14,106 i kitea i runga i nga kongakonga metagenomic (kaore i whakauruhia ki nga MAG).I whakamahia enei BGC "metagenomic" ki te whakatau tata i te waahanga o te kaha o te koiora microbiome moana kaore i mau i roto i te paataka korero (Taapiri Whaiaro).Ko ia BGC he ahua mahi i runga i nga momo hua matapae kua tautuhia e nga momo hua anti-SMASH, he iti ake ranei kua tautuhia ki te BiG-SCAPE76.Hei aukati i te rītaha tauira i roto i te ine ine (te taxonomic me te hanganga mahi o te GCC/GCF, te tawhiti o te GCF me te GCC ki te tohutoro pātengi raraunga, me te nui o te metagenomic o GCF), ma te pupuri i te BGC roa rawa mo ia GCF mo ia momo, 39,055 BGC i tangohia ano, i hua i te tapeke 17,689 BGC.
Ko te mea hou o te GCC me te GCF i aromatawaihia i runga i te tawhiti i waenga i te papaarangi kua tatauhia (RefSeq database i BiG-FAM)29 me te whakamätautau (MIBIG 2.0)30 BGC.Mo ia o te 17,689 māngai BGCs, i tohua e matou te iti rawa o te tawhiti o te cosine ki te papaunga raraunga.Ko enei tawhiti iti ka tauwaenga (mean) e ai ki te GCF, GCC ranei, ina tika.Ka kiia he GCF he mea hou mena he nui ake te tawhiti ki te papaaarangi i te 0.2, e rite ana ki te wehenga pai i waenga i te GCF (toharite) me te tohutoro.Mo te GCC, ka whiriwhiria e matou te 0.4, e rua te paepae i tautuhia e te GCF, hei maukati i te hononga mo te wa roa me nga hononga.
Ko te nui o te metagenomic o te BGC i whakatauhia ko te nui toharite o ona ira koiora (i whakatauhia e te anti-SMASH) e waatea ana mai i nga tuhinga taumata-ira.Ko te nui o te metagenomic o ia GCF, GCC ranei ka tatauhia hei tapeke o nga BGC (i roto i te 17,689).Ko enei mapi nui i whakaritea i muri mai mo te hanganga pūkoro ma te whakamahi i te tatauranga mOTU mo ia tauira, he mea hoki mo nga mahi raupapa (raraunga kua whakawhānuihia, Fig. 1d).Ko te nui o te GCF me te GCC i tatauhia hei paheketanga o nga tauira he nui ake te 0.
Ko te tawhiti Euclidean i waenga i nga tauira i tatauhia mai i te tohu GCF kua whakaritea.I whakaitihia te rahi o enei tawhiti ma te whakamahi i te UMAP77 me nga whakaurunga i puta mai i whakamahia mo te whakahiato-a-te-te-te-te-te-te-te-te-te-te-tiaki ma te whakamahi i te HDBSCAN78.Ko te tau tino pai rawa atu o nga tohu mo te tautau (na konei ko te maha o nga tautau) e whakamahia ana e te HDBSCAN ka whakatauhia ma te whakanui ake i te tuuponotanga whakahiato o te mema tautau.Ko nga tautau kua tautuhia (me tetahi tauira taurite matapōkere o enei tautau hei whakaatu mo te rītaha i roto i te tātaritanga multivariate permutational o te rereketanga (PERMANOVA)) i whakamatauria mo te hiranga ki nga tawhiti Euclidean kaore i whakahekehia ma te whakamahi PERMANOVA.Ko te rahi o te ira ira toharite o nga tauira i tatauhia i runga i te nui o te mOTU me te rahi o te ira ira o nga mema o te genomes.Ina koa, ko te toharite o te rahi o te ira ira o ia mOTU i whakatauhia ko te toharite o nga rahi o te ira o ona mema i whakatikahia kia oti (i muri i te tātari) (hei tauira, ko te 75% o te ira ira me te roa o te 3 Mb he 4 te rahi. Mb).mo nga momo ira reo me te pono ≥70%.Ko te rahi o te ira ira mo ia tauira ka tatauhia hei tapeke o nga rahi o te ira momo mOTU i whakataimahahia e te nui o te momo.
He huinga whiriwhiringa o nga BGC kua whakawaeheretia ira ira i roto i te OMD e whakaatuhia ana i roto i nga rakau kitakita me nga rakau tawhito GTDB (i roto i nga anga ≥5 kb, haunga te REF me te SAG MarDB kaore i kitea i roto i te 1038 metagenomes, tirohia i runga ake nei) me o raatau waahanga hua matapae i runga i te phylogenetic te waahi o te ira tangata (tirohia ki runga ake).I te tuatahi i whakaitihia e matou nga raraunga ma nga momo, ma te whakamahi i te genome me te nuinga o nga BGC o taua momo hei kanohi.Mo te whakakitenga, ka wehewehea nga kanohi ki nga roopu rakau, katahi ano, mo ia karaehe pukoro, ko te genome kei roto te nuinga o nga BGC i tohua hei kanohi.Ko nga momo whakarangatira a BGC (te iti rawa kia kotahi genome me >15 BGCs) i wetewetehia ma te tatau i te Taurangi Diversity Shannon mo nga momo hua kua whakawaeheretia ki aua BGC.Mēnā he ōrite ngā momo hua matapae katoa, ka kiia ko nga ranu matū me etahi atu BGC matatini (e tohuhia ana e te anti-SMAH) no te momo hua kotahi, ahakoa te ota i roto i te kapoi (hei tauira, te pūmua-bacteriocin me te whakakotahitanga bacteriocin-proteoprotein. tinana).ranu).
Ko te toenga o te DNA (e kiia ana ko te 6 ng) mai i te tauira Malaspina MP1648, e rite ana ki te tauira koiora SAMN05421555 me te rite ki te Illumina SRR3962772 panui metagenomic kua whakaritea mo te panui poto, ka tukatukahia kia rite ki te kawa raupapa PacBio me te whakauru ultra-iti hei whakamahi i te kete PacBio SMRTlification gDNA. kete (100-980-000) me te kete whakarite tauira SMRTbell Express 2.0 (100-938-900).I te wa poto, ko te toenga o te DNA i tapahia, ka whakatikahia, ka purea (ProNex beads) ma te whakamahi i te Covaris (g-TUBE, 52104).Ko te DNA kua purea ka tukuna ki te whakarite whare pukapuka, ki te whakakaha, ki te purenga (ProNex beads) me te kowhiringa rahi (>6 kb, Blue Pippin) i mua i te taahiraa purenga whakamutunga (ProNex beads) me te raupapatanga i runga i te papamuri Sequel II.
Te hanga ano o nga ca tuatahi e rua.Mo te MAG Eremiobacterota, i tautuhia e matou etahi atu ANI e ono> 99% (kei roto enei i te Whakaahua 3), i whiriwhiria i te tuatahi i runga i nga tatauranga poke (i muri mai ka tohua he taarua ira, tirohia i raro nei).I kitea ano e matou he paepae ko "Ca".Eremiobacterota" mai i nga momo rangahau23 me te whakamahi tahi me nga MAG e waru mai i ta maatau rangahau hei tohutoro mo nga panui metagenomic mai i nga tauira 633 eukaryotic whakarangatira (>0.8 µm) ma te whakamahi i te BWA (v.0.7.17) Ref -r1188, - he haki) mo te tauira whakaheke. mahere (5 miriona panui).I runga i nga mapi whakarangatira-motuhake (kua tātarihia e te 95% te tuakiri alignment me te 80% te panui panui), 10 metagenomes (te whakapae ≥5×) i tohua mo te huihuinga me te taapiri 49 metagenomes (te whakapae ≥1×) mo te hononga ihirangi.Ma te whakamahi i nga tawhā rite i runga ake nei, ka purua enei tauira me te taapiri 10 'Ca's.Kua whakahokia mai a MAG Eremiobacterota.Ko enei MAG 16 (kaore i te tatau i nga mea e rua kei roto i te paataka raraunga) ka kawea mai te tapeke o nga momo ira i roto i te OMD kua whakawhānuihia ki te 34,815.Ka whakawhiwhia nga MAG ki nga reanga taake i runga i o raatau ahua me te tuunga i roto i te GTDB.18 MAG i whakakorehia ma te whakamahi i te dRep ki nga momo 5 (intraspecific ANI>99%) me te 3 puninga (intrageneric ANI 85% ki te 94%) i roto i te whanau kotahi79.I tohua a ringatia nga maataki momo i runga i te pono, te poke, me te N50.Ko te whakaingoa ingoa kua tohua i roto i nga korero taapiri.
Te aromatawai i te tika me te poke o 'Ca.MAG Eremiobacterota, i aromatawaihia e matou te aroaro o te uscMG, me nga huinga ira-a-rohe-a-rohe me nga huinga-a-rohe e whakamahia ana e CheckM me Anvi'o.Ko te tautuhi i nga taarua e 2 i roto i te 40 uscMGs i whakapumauhia e te hanganga phylogenetic (tirohia i raro nei) ki te whakakore i te pokenga pea (he rite tenei ki te 5% i runga i enei ira tohu 40).He rangahau taapiri mo nga MAGs 'Ca e rima.Ko te iti o nga mea poke i roto i enei momo ira tangata kua oti te hanga ano i whakapumautia mo nga momo Eremiobacterota ma te whakamahi i te atanga Anvi'o tauwhitiwhiti i runga i te nui me te raupapatanga o te hanganga raupapa (Nga korero taapiri)59.
Mo te tātaritanga phylogenomic, i tohua e matou e rima nga tohu MAG "Ca".Eudormicrobiaceae”, momo katoa “Ca.Ko te genome o Eremiobacterota me nga mema o etahi atu phyla (tae atu ki te UBP13, Armatimonadota, Patescibacteria, Dormibacterota, Chloroflexota, Cyanobacteria, Actinobacteria me Planctomycetota) kei te wātea mai i GTDB (r89)13.Ko enei ira ira katoa i tuhia ki te korero i mua mo te tangohanga ira tohu kape kotahi me te tohu BGC.I tiakina nga ira o te GTDB i runga i nga paearu o runga ake nei mo te pono me te poke.I mahia te tātaritanga Phylogenetic ma te whakamahi i te rerengamahi Anvi'o Phylogenetics59.I hangaia te rakau ma te whakamahi i te IQTREE (v.2.0.3) (nga whiringa taunoa me te -bb 1000)80 i runga i te tirohanga o te 39 tandem ribosomal pūmua i tautuhia e Anvi'o (MUSCLE, v.3.8.1551)81.I whakaitihia ona turanga.ki te kapi i te iti rawa 50% o te genome82 me te Planctomycecota i whakamahia hei roopu-a-waho i runga i te topology rakau GTDB.Kotahi te rakau o te 40 uscMG i hangaia ma te whakamahi i nga taputapu me nga tawhā.
I whakamahia e matou a Traitar (v.1.1.2) me nga tawhā taunoa (phenotype, mai i nga nucleotides)83 hei matapae i nga ahuatanga moroiti noa.I tirotirohia e matou te ahua o te noho kaipahua i runga i te taurangi 84 i whakawhanakehia i mua e whakawhirinaki ana ki te ihirangi o te ira-whakawaehere pūmua i roto i te genome.Inaa, ka whakamahi matou i te DIAMOND ki te whakatairite i nga pūmua i roto i te genome ki te papaaarangi OrthoMCL (v.4)85 ma te whakamahi i nga whiringa –more-sensive –id 25 –uwhi-uwhi 70 –kaupapa-kaupapa 70 –runga 20 ME tatau nga ira e rite ana ki ko nga ira tohu mo nga kaipahua me nga kaiparakore.Ko te taurangi ko te rereketanga i waenga i te maha o nga tohu konihi me nga tohu kore.Hei mana taapiri, i tātarihia ano e matou te momo ira "Ca".Ko te take Entotheonella TSY118 kei runga i tana hononga ki a Ca.Eudoremicrobium (te rahi o te ira ira me te kaha biosynthetic).I muri mai, i whakamatauria e matou nga hononga pea i waenga i nga ira tohu konihi me te kore-konihi me te kaha koiora o Ca.Eudormicrobiaceae” a ka kitea e kore e neke ake i te kotahi te ira (mai i nga momo ira tohu, ara, te ira konihi/kore-konihi) e inaki ana ki te BGC, e tohu ana kaore a BGC e whakapohehe i nga tohu konihi.Ko etahi atu korero ira mo nga tauira kua ruia i mahia ma te whakamahi i te TXSSCAN (v.1.0.2) hei tirotiro i te punaha huna, pili, me te flagella86.
E rima nga māngai 'Ca's i mapi ma te mapi 623 metatranscriptomes mai i nga hautanga whakarangatira prokaryotic me te eukaryotic o nga moana o Tara22,40,87 (ma te whakamahi i te BWA, v.0.7.17-r1188, -he haki).Eudormicrobiaceae genome.I tukatukahia nga konae BAM me te FeatureCounts (v.2.0.1)88 i muri i te 80% panui panui me te 95% te tātari tuakiri (me nga whiringa featureCounts –tuatahi -O – hautau -t CDS,tRNA -F GTF -g ID -p ) Ka tatauhia te te maha o nga whakauru mo ia ira.Ko nga mapi i hangaia i whakaritea mo te roanga o te ira me te nui o te ira tohu mOTU (te tatauranga whakaurunga toharite-roa mo nga ira me te tatau whakauru>0) me te huringa-raupapa ki te 22.74 kia whiwhi ai i te korero whanaungatanga mo ia pūtau o ia taumata ira, e whakamarama ana hoki i te te rereketanga mai i te tauira ki te tauira i te wa e raupapa ana.Ko enei owehenga ka taea te tātari whakatairite, te whakaiti i nga raru hanganga ina whakamahi i nga raraunga nui.Ko nga tauira me te >5 o nga ira tohu mOTU 10 anake i whakaarohia mo te wetewete ano kia kitea he waahanga nui o te genome.
Ko te ahua o te tuhinga tuhi o 'Ca.I tukuna te E. taraoceanii ki te whakahekenga inenga ma te whakamahi i te UMAP me te whakaaturanga i puta mai i whakamahia mo te whakahiatotanga kore ma te whakamahi i te HDBSCAN (tirohia ki runga ake nei) hei whakatau i te mana korero.Ka whakamatauhia e PERMANOVA te hiranga o nga rereketanga i waenga i nga tautau kua tautuhia i roto i te waahi tawhiti taketake (kaore i whakaitihia).Ko nga korero rereke i waenga i enei ahuatanga i whakamatauria puta noa i te genome (tirohia i runga ake) me nga huarahi KEGG 201 i tautuhia i roto i nga roopu mahi e 6, ara: BGC, te punaha huna me nga ira haki mai i te TXSSCAN, nga enzymes degradation (protease and peptidases), me te konihi me te kore- ira konihi.tohu tohu konihi.Mo ia tauira, i tatauhia e matou te whakahuatanga tauwaenga mo ia karaehe (kia mahara ko te whakahuatanga BGC ake ka kiia ko te whakaputanga waenga o nga ira koiora mo taua BGC) ka whakamatauhia mo te hiranga puta noa i nga whenua (whakamatautau a Kruskal-Wallis i whakatikatika mo FDR).
I hokona mai nga ira waihanga mai i te GenScript me te PCR tuatahi i hokona mai i Microsynth.I whakamahia te Phusion polymerase mai i Thermo Fisher Scientific mo te whakakaha DNA.NucleoSpin plasmids, NucleoSpin gel me te kete purei PCR mai i te Macherey-Nagel i whakamahia mo te pure DNA.I hokona mai i New England Biolabs nga enzymes aukati me te T4 DNA ligase.Ko nga matū i tua atu i te isopropyl-β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG) (Biosynth) me te 1,4-dithiothreitol (DTT, AppliChem) i hokona mai i Sigma-Aldrich me te whakamahi me te kore e purea.Ko nga paturopi chloramphenicol (Cm), spectinomycin dihydrochloride (Sm), ampicillin (Amp), gentamicin (Gt), me te carbenicillin (Cbn) i hokona mai i AppliChem.I hokona mai nga wahanga pāpāho Bacto Tryptone me Bacto Yeast Extract mai i te BD Biosciences.I hokona mai a Trypsin mo te raupapa i Promega.
I tangohia nga raupapa ira mai i te anti-SMASH i tohuhia BGC 75.1.E. malaspinii (Nga korero taapiri).
Ko nga ira embA (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_5), embM (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-framework_127-gene_4), me te embAM (tae atu ki nga rohe ira-a-roto) i whakaraupapahia hei hangahanga pdonR57 me te koretake i roto i nga hangahanga pdonR57(whakapaipai) inahea.Ko te ira embA i whakakao ki roto i te waahi whakakoi maha tuatahi (MCS1) o pACYCDuet-1(CmR) me pCDFDuet-1(SmR) me nga waahi wehenga o BamHI me HindIII.Ko nga ira embM me te embMopt (codon-optimized) i taapirihia ki roto i te MCS1 pCDFDuet-1(SmR) me BamHI me HindIII, ka whakanoho ki te waahi tuarua o te pCDFDuet-1(SmR) me te pRSFDuet-1(KanR) (MCS2) me NdeI/ChoI.Ko te rīpene embAM i whakarakauhia ki roto i te pCDFDuet1(SmR) me nga waahi wehenga o BamHI me HindIII.Ko te ira orf3/embI (locus, MALA_SAMN05422137_METAG-scaffold_127-gene_3) i hangaia e te PCR toronga inaki ma te whakamahi i nga papa tuatahi EmbI_OE_F_NdeI me EmbI_OE_R_XhoI, ka keri me te NdeI/XhoIFDu, me te whakakoi i nga enzyme (1MC-CDu-1) me te whakakorikori (Rem1) Tāpiritanga tepu).6).I mahia te nakunaku me te herenga i runga i te kawa a te kaihanga (New England Biolabs).