One-Carbon Metabolic Pathway Rewiring in Escherichia coli Reveals an Evolutionary Advantage of 10-Formyltetrahydrofolate Synthetase (Fhs) in Survival under Hypoxia
Notice bibliographique
Résumé
In cells, N(10)-formyltetrahydrofolate (N(10)-fTHF) is required for formylation of eubacterial/organellar initiator tRNA and purine nucleotide biosynthesis. Biosynthesis of N(10)-fTHF is catalyzed by 5,10-methylene-tetrahydrofolate dehydrogenase/cyclohydrolase (FolD) and/or 10-formyltetrahydrofolate synthetase (Fhs). All eubacteria possess FolD, but some possess both FolD and Fhs. However, the reasons for possessing Fhs in addition to FolD have remained unclear. We used Escherichia coli, which naturally lacks fhs, as our model. We show that in E. coli, the essential function of folD could be replaced by Clostridium perfringens fhs when it was provided on a medium-copy-number plasmid or integrated as a single-copy gene in the chromosome. The fhs-supported folD deletion (ΔfolD) strains grow well in a complex medium. However, these strains require purines and glycine as supplements for growth in M9 minimal medium. The in vivo levels of N(10)-fTHF in the ΔfolD strain (supported by plasmid-borne fhs) were limiting despite the high capacity of the available Fhs to synthesize N(10)-fTHF in vitro. Auxotrophy for purines could be alleviated by supplementing formate to the medium, and that for glycine was alleviated by engineering THF import into the cells. The ΔfolD strain (harboring fhs on the chromosome) showed a high NADP(+)-to-NADPH ratio and hypersensitivity to trimethoprim. The presence of fhs in E. coli was disadvantageous for its aerobic growth. However, under hypoxia, E. coli strains harboring fhs outcompeted those lacking it. The computational analysis revealed a predominant natural occurrence of fhs in anaerobic and facultative anaerobic bacteria.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».