Microbiome | 宏蛋白质组分析表明共生、竞争和噬菌体与宿主的相互作用形成了沼气厂的微生物群落
推荐：江舜尧
编译：张雅倩
编辑：董小橙
德国马格德堡大学生物处理工程和马克斯·普朗克复杂技术系统动力学研究所生物处理工程的R. Heyer 和 K. Schallert等人于2019年4月27日在微生物顶级期刊Microbiome发表题目为《Metaproteome analysis reveals that syntrophy, competition, and phage-host interaction shape microbial communities in biogas plants》的文章，该研究揭示了在沼气厂中形成微生物群落分类和功能组成的机制。
文章摘要
研究背景：在沼气植物中，复杂的微生物群落通过对生物质的厌氧消化产生甲烷和二氧化碳。为了表征微生物功能网络，使用高分辨率宏蛋白质组学管道对11个反应器的样品进行了分析。
方法：本实验利用利用SDS-PAGE对蛋白质进行预处理和随后的液相色谱(LC)与高分辨率Orbitrap精英串联质谱计(MS/MS)耦合在两个时间点上对11个沼气厂进行了研究。利用宏蛋白分析仪软件对蛋白质进行鉴定。并对微生物群落的分类和功能组成进行了分析。将已鉴定的宏蛋白定位到不同的代谢途径，证实了厌氧消化模型1，并揭示了其他代谢途径的一些迹象，如乙酸氧化和微生物相互作用，特别是检测到噬菌体、抗菌肽和蛋白质的存在。很可能两者都影响微生物生物量的周转并讨论了它们对微生物群落和过程模型的影响。
结果：本实验表明了产甲烷古细菌群落在乙酸细菌氧化剂的作用下是混合营养型或产氢营养型。本实验利用厌氧消化模型1所描述的工艺步骤对已鉴定的宏蛋白进行映射，证实了模型1的主要假设，并提出了一些扩展，如乙酸氧化或酒精发酵。结果表明，微生物群落的形成是由细胞的共生性、竞争和噬菌体与宿主的相互作用共同作用的结果。在杆菌科、肠杆菌科和梭菌科中，噬菌体的数量是宿主细胞数量的20倍以上。
关键词：宏蛋白质组学;噬菌体;厌氧消化;厌氧消化模型1;噬菌体与宿主的相互作用;微生物群落
文章重要图片说明
表1：研究了沼气厂的技术和化学工艺参数
图1：基于古细菌和细菌宏蛋白质的所有样本的聚类分析。
图2：已鉴定的细菌、古细菌和病毒的Krona图。
图3：分类群和功能之间的联系。
图4：产甲烷途径以及古细菌和细菌乙酰辅酶A脱羧酶/合成酶（ACDS）的丰度。
图5：将鉴定的宏蛋白映射到厌氧消化模型1。
图6；微生物科、噬菌体和CRISPR蛋白的丰度。
图7：噬菌体对沼气生产过程和沼气厂营养循环的影响。
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