Single-strain behavior predicts responses to environmental pH and osmolality in the gut microbiota
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Changes to gut environmental factors such as pH and osmolality due to disease or drugs correlate with major shifts in microbiome composition; however, we currently cannot predict which species can tolerate such changes or how the community will be affected. Here, we assessed the growth of 92 representative human gut bacterial strains spanning 28 families across multiple pH values and osmolalities in vitro . The ability to grow in extreme pH or osmolality conditions correlated with the availability of known stress response genes in many cases, but not all, indicating that novel pathways may participate in protecting against acid or osmotic stresses. Machine learning analysis uncovered genes or subsystems that are predictive of differential tolerance in either acid or osmotic stress. For osmotic stress, we corroborated the increased abundance of these genes in vivo during osmotic perturbation. The growth of specific taxa in limiting conditions in isolation in vitro correlated with survival in complex communities in vitro and in an in vivo mouse model of diet-induced intestinal acidification. Our data show that in vitro stress tolerance results are generalizable and that physical parameters may supersede interspecies interactions in determining the relative abundance of community members. This study provides insight into the ability of the microbiota to respond to common perturbations that may be encountered in the gut and provides a list of genes that correlate with increased ability to survive in these conditions. IMPORTANCE To achieve greater predictability in microbiota studies, it is crucial to consider physical environmental factors such as pH and particle concentration, as they play a pivotal role in influencing bacterial function and survival. For example, pH is significantly altered in various diseases, including cancers, inflammatory bowel disease, as well in the case of over-the-counter drug use. Additionally, conditions like malabsorption can affect particle concentration. In our study, we investigate how changes in environmental pH and osmolality can serve as predictive indicators of bacterial growth and abundance. Our research provides a comprehensive resource for anticipating shifts in microbial composition and gene abundance during complex perturbations. Moreover, our findings underscore the significance of the physical environment as a major driver of bacterial composition. Finally, this work emphasizes the necessity of incorporating physical measurements into animal and clinical studies to better understand the factors influencing shifts in microbiota abundance.
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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 ».