Metabolic modeling of microbial communities in the chicken ceca reveals a landscape of competition and co-operation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Members of the Bacteroidales, particularly Bacteroides species, with their ability to degrade dietary fibers and liberate otherwise unavailable substrates, exert a substantial influence on the microbiome of the lower intestine. However, our understanding of how this influence translates to the metabolic interactions that support community structure remains limited. In this study, we apply constraint-based modeling to investigate metabolic interactions in chicken cecal communities categorized by the presence or absence of Bacteroides. RESULTS: From metagenomic datasets previously generated from 33 chicken ceca, we constructed 237 metagenome-assembled genomes. Metabolic modeling of communities built from these genomes generated profiles of short-chain fatty acids largely consistent with experimental assays and confirmed the role of B. fragilis as a metabolic hub, central to the production of metabolites consumed by other taxa. In its absence, communities undergo significant functional reconfiguration, with metabolic roles typically fulfilled by B. fragilis assumed by multiple taxa. Beyond B. fragilis, we found Escherichia coli and Lactobacillus crispatus also mediate influential metabolic roles, which vary in the presence or absence of B. fragilis. Notably, the microbiome's compensatory adaptations in the absence of B. fragilis produced metabolic alterations resembling those previously associated with inflammatory bowel disease in humans, including energy deficiency, increased lactate production, and altered amino acid metabolism. CONCLUSIONS: This work demonstrates the potential of using the chicken cecal microbiome as a model system for investigating the complex metabolic interactions and key contributions that drive community dynamics in the gut. Our model-based predictions offer insights into how keystone taxa like B. fragilis may shape the metabolic landscape and functional organization of microbial communities. The observed metabolic adaptations in the absence of B. fragilis share metabolic similarities with profiles seen in dysbiotic states in humans and underscore the translational relevance of these insights for understanding gut health across different host systems. Video Abstract.
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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.
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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 ».