Functional genetics of human gut commensal Bacteroides thetaiotaomicron reveals metabolic requirements for growth across environments.
Functional genetics of human gut commensal Bacteroides thetaiotaomicron reveals metabolic requirements for growth across environments.
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DOI：
10.1016/j.celrep.2021.108789
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发表时间：
2021-03-02
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Deutschbauer AM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu H;Shiver AL;Price MN;Carlson HK;Trotter VV;Chen Y;Escalante V;Ray J;Hern KE;Petzold CJ;Turnbaugh PJ;Huang KC;Arkin AP;Deutschbauer AM
利用微生物群获得有益的结果受到我们对组成细菌的了解不足的限制，因为它们的大多数基因的功能是未知的。在这里，我们测量的条形码转座子突变体库的肠道多形拟杆菌的48个碳源上的生长，在56个应激诱导化合物的存在下，并在单定殖的gnotobiotic小鼠。我们确定了516个基因的特定表型下只有一个或几个条件，使知情的基因功能的预测。例如，我们确定了一种糖苷水解酶，它对I型鼠李糖半乳糖醛酸聚糖的生长很重要，一种DUF 4861蛋白用于糖胺聚糖的利用，一种3-酮基-葡糖苷水解酶用于二糖的利用，以及一种三方多药耐药系统，特别是胆盐耐受性。此外，我们还证明了B.基于铵的可利用性，Taiotaomicron使用替代的酶来合成含氮代谢前体，并且这些酶在体内以饮食依赖性的方式不同地使用。Liu等人报道了在体外和体内对模型人肠道多形拟杆菌的大规模全基因组适应性测定。这些数据提供了对细菌的碳水化合物代谢，应激反应和适应肠道中饮食依赖性铵可用性的见解。
Harnessing the microbiota for beneficial outcomes is limited by our poor understanding of the constituent bacteria, as the functions of most of their genes are unknown. Here, we measure the growth of a barcoded transposon mutant library of the gut commensal Bacteroides thetaiotaomicron on 48 carbon sources, in the presence of 56 stress-inducing compounds, and during mono-colonization of gnotobiotic mice. We identify 516 genes with a specific phenotype under only one or a few conditions, enabling informed predictions of gene function. For example, we identify a glycoside hydrolase important for growth on type I rhamnogalacturonan, a DUF4861 protein for glycosaminoglycan utilization, a 3-keto-glucoside hydrolase for disaccharide utilization, and a tripartite multidrug resistance system specifically for bile salt tolerance. Furthermore, we show that B. thetaiotaomicron uses alternative enzymes for synthesizing nitrogen-containing metabolic precursors based on ammonium availability and that these enzymes are used differentially in vivo in a diet-dependent manner. Liu et al. report large-scale, genome-wide fitness assays for the model human gut commensal Bacteroides thetaiotaomicron, both in vitro and in vivo. These data provide insights into the bacterium’s carbohydrate catabolism, stress responses, and adaptation to diet-dependent ammonium availability in the gut.
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影响因子：
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作者：
ALLISON, C;MACFARLANE, GT
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DOI：
10.1038/nrg3182
发表时间：
2012-03-13
期刊：
Nature reviews. Genetics
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
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