Predicting the accumulation of storage compounds by Rhodococcus jostii RHA1 in the feast-famine growth cycles using genome-scale flux balance analysis
Notice bibliographique
Résumé
Feast-famine cycles in biological wastewater resource recovery systems select for bacterial species that accumulate intracellular storage compounds such as poly-β-hydroxybutyrate (PHB), glycogen, and triacylglycerols (TAG). These species survive better the famine phase and resume rapid substrate uptake at the beginning of the feast phase faster than microorganisms unable to accumulate storage. However, ecophysiological conditions favouring the accumulation of either storage compounds remain to be clarified, and predictive capabilities need to be developed to eventually rationally design reactors producing these compounds. Using a genome-scale metabolic modelling approach, the storage metabolism of Rhodococcus jostii RHA1 was investigated for steady-state feast-famine cycles on glucose and acetate as the sole carbon sources. R. jostii RHA1 is capable of accumulating the three storage compounds (PHB, TAG, and glycogen) simultaneously. According to the experimental observations, when glucose was the substrate, feast phase chemical oxygen demand (COD) accumulation was similar for the three storage compounds; when acetate was the substrate, however, PHB accumulation was 3 times higher than TAG accumulation and essentially no glycogen was accumulated. These results were simulated using the genome-scale metabolic model of R. jostii RHA1 (iMT1174) by means of flux balance analysis (FBA) to determine the objective functions capable of predicting these behaviours. Maximization of the growth rate was set as the main objective function, while minimization of total reaction fluxes and minimization of metabolic adjustment (environmental MOMA) were considered as the sub-objective functions. The environmental MOMA sub-objective performed better than the minimization of total reaction fluxes sub-objective function at predicting the mixture of storage compounds accumulated. Additional experiments with 13C-labelled bicarbonate (HCO3-) found that the fluxes through the central metabolism reactions during the feast phases were similar to the ones during the famine phases on acetate due to similarity in the carbon sources in the feast and famine phases (i.e., acetate and poly-β-hydroxybutyrate, respectively); this suggests that the environmental MOMA sub-objective function could be used to analyze successive environmental conditions such as the feast and famine cycles while the metabolically similar carbon sources are taken up by microorganisms.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».