Characterizing glucose, illumination, and nitrogen-deprivation phenotypes of<i>Synechocystis</i>PCC6803 with Raman spectroscopy
Notice bibliographique
Résumé
Background Synechocystis sp. PCC6803 is a model cyanobacterium that has been studied widely and is considered for metabolic engineering applications. Here, Raman spectroscopy and Raman chemometrics (Rametrix™) were used to (i) study broad phenotypic changes in response to growth conditions, (ii) identify phenotypic changes associated with its circadian rhythm, and (iii) correlate individual Raman bands with biomolecules and verify these with more accepted analytical methods. Methods Synechocystis cultures were grown under various conditions, exploring dependencies on light and/or external carbon and nitrogen sources. The Rametrix™ LITE Toolbox for MATLAB® was used to process Raman spectra and perform principal component analysis (PCA) and discriminant analysis of principal components (DAPC). The Rametrix™ PRO Toolbox was used to validate these models through leave-one-out routines that classified a Raman spectrum when growth conditions were withheld from the model. Performance was measured by classification accuracy, sensitivity, and specificity. Raman spectra were also subjected to statistical tests (ANOVA and pairwise comparisons) to identify statistically relevant changes in Synechocystis phenotypes. Finally, experimental methods, including widely used analytical and spectroscopic assays were used to quantify the levels of glycogen, fatty acids, amino acids, and chlorophyll a for correlations with Raman data. Results PCA and DAPC models produced distinct clustering of Raman spectra, representing multiple Synechocystis phenotypes, based on (i) growth in the presence of 5 mM glucose, (ii) illumination (dark, light/dark [12 h/12 h], and continuous light at 20 µE), (iii) nitrogen deprivation (0–100% NaNO 3 of native BG-11 medium in continuous light), and (iv) throughout a 24 h light/dark (12 h/12 h) circadian rhythm growth cycle. Rametrix™ PRO was successful in identifying glucose-induced phenotypes with 95.3% accuracy, 93.4% sensitivity, and 96.9% specificity. Prediction accuracy was above random chance values for all other studies. Circadian rhythm analysis showed a return to the initial phenotype after 24 hours for cultures grown in light/dark (12 h/12 h) cycles; this did not occur for cultures grown in the dark. Finally, correlation coefficients ( R > 0.7) were found for glycogen, all amino acids, and chlorophyll a when comparing specific Raman bands to other experimental results.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 tête enseignante, 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 ».