Investigating the chemolithoautotrophic and formate metabolism of <i>Nitrospira moscoviensis</i> by constraint-based metabolic modeling and <sup>13</sup> C-tracer analysis
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Nitrite-oxidizing bacteria belonging to the genus Nitrospira mediate a key step in nitrification and play important roles in the biogeochemical nitrogen cycle and wastewater treatment. While these organisms have recently been shown to exhibit metabolic flexibility beyond their chemolithoautotrophic lifestyle, including the use of simple organic compounds to fuel their energy metabolism, the metabolic networks controlling their autotrophic and mixotrophic growth remain poorly understood. Here, we reconstructed a genome-scale metabolic model for Nitrospira moscoviensis (iNmo686) and used constraint-based analysis to evaluate the metabolic networks controlling autotrophic and formatotrophic growth on nitrite and formate, respectively. Subsequently, proteomic analysis and 13 C-tracer experiments with bicarbonate and formate coupled to metabolomic analysis were performed to experimentally validate model predictions. Our findings support that N. moscoviensis uses the reductive tricarboxylic acid cycle for CO 2 fixation. We also show that N. moscoviensis can indirectly use formate as a carbon source by oxidizing it first to CO 2 followed by reassimilation, rather than direct incorporation via the reductive glycine pathway. Our study offers the first measurements of Nitrospira’s in vivo central carbon metabolism and provides a quantitative tool that can be used for understanding and predicting their metabolic processes. Importance Nitrospira are globally abundant nitrifying bacteria in soil and aquatic ecosystems and wastewater treatment plants, where they control the oxidation of nitrite to nitrate. Despite their critical contribution to nitrogen cycling across diverse environments, detailed understanding of their metabolic network and prediction of their function under different environmental conditions remains a major challenge. Here, we provide the first constraint-based metabolic model of N. moscoviensis representing the ubiquitous Nitrospira lineage II and subsequently validate this model using proteomics and 13 C-tracers combined with intracellular metabolomic analysis. The resulting genome-scale model will serve as a knowledge base of Nitrospira metabolism and lays the foundation for quantitative systems biology studies of these globally important nitrite- oxidizing 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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».