抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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【背景】地球温暖化におけるメタンの役割は,特に過去数十年において,環境と人間社会に最高になった。メタン循環微生物群集は,地球規模のメタンサイクルにおいて重要な役割を果たし,これらのコミュニティの特性化が,それらの挙動を理解し,操作するために重要である。メタノトロピーは,これらのコミュニティにおける主要なプレーヤーであり,その一次炭素源としてメタンを酸化できる。【結果】湖水界は,メタン循環微生物群を含むメタン-酸素逆勾配によって特徴付けられる淡水湖である。主要な微生物メンバーは,Methylobacter Tundripaludum 21/22およびMethylomonas sp.LW13のようなメタン資化性菌を含む。本研究では,これらのメタン資化性菌を高度に湾曲したゲノム規模の代謝モデルを開発することにより研究する。次に,各モデルを統合し,マルチレベル最適化フレームワークを持つコミュニティモデルを形成した。コミュニティの代謝相互作用も特性化した。両生物はメタンに対する競争者であるが,Methylobacterは,その成長を阻害するメチルモナスにより生産されるホルムアルデヒドの消費において,アルトルイスティック挙動を示すことを見出した。内部代謝経路と細胞外代謝産物交換の系統的シフトを観察するために,炭素,酸素,窒素制限条件下でコミュニティを次に試験した。各条件は,メタン酸化経路,セリンサイクル,ピルビン酸代謝,およびTCAサイクル,ならびに,コミュニティからのホルムアルデヒドと二酸化炭素の排泄に,可変差を示した。最後に,コミュニティモデルを,これらの2つのメンバーの固定比率の下でシミュレートして,合成および自然コミュニティにおけるコミュニティの対立する挙動を反映した。模擬コミュニティは,自然対合成条件におけるコミュニティメンバー間の細胞内炭素代謝とホルムアルデヒド移動における顕著なスイッチを示した。結論:本研究では,湖水界から様々な環境への単純化されたメタンリサイクル微生物群集の応答を明らかにし,また自然コミュニティと合成共培養における動力学の差異への洞察を提供することを試みた。全体として,本研究は,淡水湖生態系のin silicoシステムレベル研究の基盤を築くものであり,地球温暖化問題を扱うためのこれらのコミュニティの理解,工学および修正の今後の努力を推進できる。【JST・京大機械翻訳】
