A gap-filling algorithm for prediction of metabolic interactions in microbial communities
Notice bibliographique
Résumé
The study of microbial communities and their interactions has attracted the interest of the scientific community, because of their potential for applications in biotechnology, ecology and medicine. The complexity of interspecies interactions, which are key for the macroscopic behavior of microbial communities, cannot be studied easily experimentally. For this reason, the modeling of microbial communities has begun to leverage the knowledge of established constraint-based methods, which have long been used for studying and analyzing the microbial metabolism of individual species based on genome-scale metabolic reconstructions of microorganisms. A main problem of genome-scale metabolic reconstructions is that they usually contain metabolic gaps due to genome misannotations and unknown enzyme functions. This problem is traditionally solved by using gap-filling algorithms that add biochemical reactions from external databases to the metabolic reconstruction, in order to restore model growth. However, gap-filling algorithms could evolve by taking into account metabolic interactions among species that coexist in microbial communities. In this work, a gap-filling method that resolves metabolic gaps at the community level was developed. The efficacy of the algorithm was tested by analyzing its ability to resolve metabolic gaps on a synthetic community of auxotrophic Escherichia coli strains. Subsequently, the algorithm was applied to resolve metabolic gaps and predict metabolic interactions in a community of Bifidobacterium adolescentis and Faecalibacterium prausnitzii, two species present in the human gut microbiota, and in an experimentally studied community of Dehalobacter and Bacteroidales species of the ACT-3 community. The community gap-filling method can facilitate the improvement of metabolic models and the identification of metabolic interactions that are difficult to identify experimentally in microbial communities.
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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 | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».