Central metabolism and development are rewired in lichenized cyanobacteria
Notice bibliographique
Résumé
Nostoc cyanobacteria are among the few organisms capable of fixing both carbon and nitrogen. These metabolic features are essential for the cyanolichen symbiosis, where Nostoc supplies both carbon (as glucose) and nitrogen (as ammonium) to a cyanolichen-forming fungal partner. This nutrient flow was established by seminal biochemical studies published in the 20th century. Since then, cyanolichen metabolism has received little attention, and the molecular mechanisms that underlie the physiology of lichenized Nostoc remain mostly unknown. Here, we aimed to elucidate the genomic and transcriptional changes that enable Nostoc's metabolic role in cyanolichens. We used comparative genomics across 243 genomes of Nostoc s. lat. coupled with metatranscriptomic experiments using Peltigera cyanolichens. We found that genes for photoautotrophic carbon fixation are upregulated in lichenized Nostoc. This likely results in a higher rate of carbon fixation that allows Nostoc to provide carbon to the fungal partner while meeting its own metabolic needs. We also found that the transfer of ammonium from Nostoc to the lichen-forming fungus is facilitated by two molecular mechanisms: (i) transcriptional downregulation of glutamine synthetase, the key enzyme responsible for ammonium assimilation in Nostoc; and (ii) frequent losses of a putative high-affinity ammonium permease, which likely reduces Nostoc's capacity to recapture leaked ammonium. Finally, we found that the development of motile hormogonia is downregulated in lichenized Nostoc, which resembles the repression of motility in Nostoc symbionts after they colonize symbiotic cavities of their plant hosts. Our results pave the way for a revival of cyanolichen ecophysiology in the omics era.
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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) | 0,000 | 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) | 0,001 | 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 ».