MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W3144300192 · doi:10.1101/2021.04.07.438883

An inventory of early branch points in microbial phosphonate biosynthesis

2021· preprint· en· W3144300192 sur OpenAlexafffund
Siwei Li, Geoff P. Horsman

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueBiochemical and Molecular Research
Établissements canadiensWilfrid Laurier University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésMutaseBiosynthesisPhosphonateGeneOperonBiologyHorizontal gene transferEnzymeBiochemistryGenomeChemistryStereochemistryGeneticsEscherichia coli

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Microbial phosphonate biosynthetic machinery has been identified in ~5% of bacterial genomes and encodes natural products like fosfomycin as well as cell surface decorations. Almost all biological phosphonates originate from the rearrangement of phosphoenolpyruvate (PEP) to phosphonopyruvate (PnPy) catalyzed by PEP mutase (Ppm), and PnPy is often converted to phosphonoacetaldehyde (PnAA) by PnPy decarboxylase (Ppd). Seven enzymes are known or likely to act on either PnPy or PnAA as early branch points en route to diverse biosynthetic outcomes, and these enzymes may be broadly classified into three reaction types: hydride transfer, aminotransfer, and carbon-carbon bond formation. However, the relative abundance of these branch points in microbial phosphonate biosynthesis is unknown. Also unknown is the proportion of ppm -containing gene neighborhoods encoding new branch point enzymes and potentially novel phosphonates. In this study we computationally sorted 434 ppm -containing gene neighborhoods based on these seven branch point enzymes. Unsurprisingly, the majority (56%) of these pathways encode for production of the common naturally occurring compound 2-aminoethylphosphonate (AEP) or a hydroxylated derivative. The next most abundant genetically encoded intermediates were phosphonoalanine (PnAla, 9.2%), 2-hydroxyethylphosphonate (HEP, 8.5%), and phosphonoacetate (PnAc, 6%). Significantly, about 13% of the gene neighborhoods could not be assigned to any of the seven branch points and may encode novel phosphonates. Sequence similarity network analysis revealed families of unusual gene neighborhoods including possible production of phosphonoacrylate and phosphonofructose, the apparent biosynthetic use of the C-P lyase operon, and a virus-encoded phosphonate. Overall, these results highlight the utility of branch point inventories to identify novel gene neighborhoods and guide future phosphonate discovery efforts. IMPACT STATEMENT Microbially-produced phosphonates are relatively rare and underexplored but include medically and agriculturally important molecules like fosfomycin and phosphinothricin, respectively. Because a single enzyme called phosphoenolpyruvate mutase (Ppm) inititates almost all phosphonate production, the composition of the ‘gene neighborhood’ surrounding a Ppm-encoding gene can inform hypotheses regarding the chemical output of this chromosomal region. After the initial Ppm-catalyzed reaction there are only a limited set of subsequently acting enzymes, or ‘branch points’, to direct these early-stage phosphonates to alternate chemical fates. However, the relative abundance of different branch points – or the existence of new ones – has not been evaluated. This study provides just such a ‘branch point inventory’ to determine relative proportions of known branch points and assess the diversity within each branch point. Significantly, this study suggests that a significant proportion (~13%) of gene neighborhoods do not fit into known branch points and therefore may be fertile hunting grounds for new phosphonate biochemistry. Data Summary Supporting information is available at Scholars Portal Dataverse ( https://dataverse.scholarsportal.info/ ) with DOI 10.5683/SP2/T33ZP6. This includes scripts and the network data for visualizing in BiG-SCAPE and Cytoscape.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,020
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,232
Écart entre enseignants0,221 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory)Même sujetBiochemical and Molecular ResearchTravaux en français237 207