18-BBSRC-NSF/BIO - Understanding the origin and evolution of metabolic interactions using synthetic microbial communities

18-BBSRC-NSF/BIO - 使用合成微生物群落了解代谢相互作用的起源和进化

基本信息

  • 批准号:
    BB/T010150/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 95.72万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Microbial communities are ubiquitous, and are critical players in mediating host health and disease and in the cycling of elements in ecosystems. Metabolic interactions between species impact community function and stability. However, the emergence and evolution of metabolic interactions is poorly understood. In this project, we will take advantage of tractable synthetic yeast communities and mathematical modelling to experimentally and theoretically study the origin and evolution of metabolic interactions.We will undertake a fully integrated, collaborative approach that combines the expertise of US and UK groups on metabolic modeling, synthetic biology, and microbial ecology and evolution. First, we will use statistical thermodynamics and differential equations to model metabolic overflows. Next, we will experimentally characterize metabolic overflows as well as key cellular parameters using targeted metabolomics, fluorescence microscopy, and single cell electrochemical measurements. We will use these experimental results to constrain, test, and refine the model. We will then embed the tested model within an in silico evolution framework to simulate evolution, and predict how initial community conditions (e.g. nutrient environment, genotypes, and initial species interactions) will affect the evolution of new metabolic interactions, as we have observed in preliminary work. Finally, we will test model predictions by evolving synthetic yeast communities from these different starting conditions in chemostats and turbidostats, and characterize emerging metabolic interactions.
微生物群落无处不在,是调节宿主健康和疾病以及生态系统中元素循环的关键角色。物种间的代谢相互作用影响群落功能和稳定性。然而,代谢相互作用的出现和演变知之甚少。在这个项目中,我们将利用易于处理的合成酵母菌群和数学建模,从实验和理论上研究代谢相互作用的起源和进化。我们将采取一种完全集成的合作方法,结合美国和英国在代谢建模,合成生物学和微生物生态学和进化方面的专业知识。首先,我们将使用统计热力学和微分方程来模拟代谢溢出。接下来,我们将通过实验表征代谢溢出以及使用靶向代谢组学,荧光显微镜和单细胞电化学测量的关键细胞参数。我们将使用这些实验结果来约束、测试和改进模型。然后,我们将把测试模型嵌入到计算机进化框架中来模拟进化,并预测初始群落条件(例如营养环境、基因型和初始物种相互作用)将如何影响新代谢相互作用的进化,正如我们在初步工作中所观察到的那样。最后,我们将通过在恒化器和恒浊器中从这些不同的起始条件进化合成酵母群落来测试模型预测,并表征新兴的代谢相互作用。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Inhibiting the reproduction of SARS-CoV-2 through perturbations in human lung cell metabolic network.
  • DOI:
    10.26508/lsa.202000869
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Delattre H;Sasidharan K;Soyer OS
  • 通讯作者:
    Soyer OS
Thermodynamic modelling of synthetic communities predicts minimum free energy requirements for sulfate reduction and methanogenesis
合成群落的热力学模型预测了硫酸盐还原和产甲烷的最低自由能需求
  • DOI:
    10.1101/857276
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Delattre H
  • 通讯作者:
    Delattre H
Dynamics of co-substrate pools can constrain and regulate metabolic fluxes.
共覆盖池的动力学可以约束和调节代谢通量。
  • DOI:
    10.7554/elife.84379
  • 发表时间:
    2023-02-17
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    West R;Delattre H;Noor E;Feliu E;Soyer OS
  • 通讯作者:
    Soyer OS
Inhibiting the reproduction of COVID-19-causing SARS-CoV-2 through perturbations in human cell metabolic network.
通过扰动人体细胞代谢网络来抑制引起 SARS-CoV-2 的 COVID-19 的繁殖。
  • DOI:
    10.22541/au.158921754.46391270
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Soyer O
  • 通讯作者:
    Soyer O
ChemChaste: Simulating spatially inhomogeneous biochemical reaction-diffusion systems for modeling cell-environment feedbacks.
  • DOI:
    10.1093/gigascience/giac051
  • 发表时间:
    2022-06-17
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
  • 通讯作者:
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