• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

通过整合系统发育信息改进从微生物基因组预测最大生长速率

Improved maximum growth rate prediction from microbial genomes by integrating phylogenetic information.

作者信息

Xu Liang, Zakem Emily, Weissman J L

机构信息

Department of Global Ecology, Carnegie Institution for Science, Stanford, CA, USA.

Institute for Advanced Computational Science, Stony Brook University, Stony Brook, NY, USA.

出版信息

Nat Commun. 2025 May 7;16(1):4256. doi: 10.1038/s41467-025-59558-9.

DOI:10.1038/s41467-025-59558-9
PMID:40335538
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12059116/
Abstract

Microbial maximum growth rates vary widely across species and are key parameters for ecosystem modeling. Measuring these rates is challenging, but genomic features like codon usage statistics provide useful signals for predicting growth rates for as-yet uncultivated organisms. Here we present Phydon, a framework for genome-based maximum growth rate prediction that combines codon statistics and phylogenetic information to enhance the precision of maximum growth rate estimates, especially when a close relative with a known growth rate is available. We use Phydon to construct a large and taxonomically broad database of temperature-corrected growth rate estimates for 111,349 microbial species. The results reveal a bimodal distribution of maximum growth rates, resolving distinct groups of fast and slow growers. Our work provides insight into the predictive power of taxonomic information versus mechanistic, gene-based inference.

摘要

微生物的最大生长速率在不同物种间差异很大,是生态系统建模的关键参数。测量这些速率具有挑战性,但诸如密码子使用统计等基因组特征为预测尚未培养的生物的生长速率提供了有用信号。在此,我们展示了Phydon,这是一个基于基因组的最大生长速率预测框架,它结合了密码子统计和系统发育信息,以提高最大生长速率估计的精度,特别是在有已知生长速率的近亲存在时。我们使用Phydon构建了一个大型的、分类广泛的数据库,其中包含111,349种微生物物种的温度校正生长速率估计值。结果揭示了最大生长速率的双峰分布,区分出了快速生长者和缓慢生长者的不同群体。我们的工作深入探讨了分类信息与基于机制的、基于基因的推断的预测能力。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/c00b757dd4ad/41467_2025_59558_Fig4_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/f38c914f4fd4/41467_2025_59558_Fig1_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/83c61b8c287e/41467_2025_59558_Fig2_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/e83e2502e8b9/41467_2025_59558_Fig3_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/c00b757dd4ad/41467_2025_59558_Fig4_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/f38c914f4fd4/41467_2025_59558_Fig1_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/83c61b8c287e/41467_2025_59558_Fig2_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/e83e2502e8b9/41467_2025_59558_Fig3_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/79f8/12059116/c00b757dd4ad/41467_2025_59558_Fig4_HTML.jpg

相似文献

1
Improved maximum growth rate prediction from microbial genomes by integrating phylogenetic information.通过整合系统发育信息改进从微生物基因组预测最大生长速率
Nat Commun. 2025 May 7;16(1):4256. doi: 10.1038/s41467-025-59558-9.
2
Seven GC-rich microbial genomes adopt similar codon usage patterns regardless of their phylogenetic lineages.七个富含鸟嘌呤-胞嘧啶的微生物基因组,无论其系统发育谱系如何,都采用相似的密码子使用模式。
Biochem Biophys Res Commun. 2003 Jun 20;306(1):310-7. doi: 10.1016/s0006-291x(03)00973-2.
3
Benchmarking Community-Wide Estimates of Growth Potential from Metagenomes Using Codon Usage Statistics.基于密码子使用统计数据对宏基因组进行社区级生长潜力估计的基准测试。
mSystems. 2022 Oct 26;7(5):e0074522. doi: 10.1128/msystems.00745-22. Epub 2022 Oct 3.
4
Codon bias, nucleotide selection, and genome size predict in situ bacterial growth rate and transcription in rewetted soil.密码子偏好性、核苷酸选择和基因组大小可预测重新湿润土壤中细菌的原位生长速率和转录情况。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Jan 21;122(3):e2413032122. doi: 10.1073/pnas.2413032122. Epub 2025 Jan 13.
5
Efficient and robust search of microbial genomes via phylogenetic compression.通过系统发育压缩对微生物基因组进行高效且稳健的搜索。
Nat Methods. 2025 Apr;22(4):692-697. doi: 10.1038/s41592-025-02625-2. Epub 2025 Apr 9.
6
ezTree: an automated pipeline for identifying phylogenetic marker genes and inferring evolutionary relationships among uncultivated prokaryotic draft genomes.ezTree:一种自动化的生物标记基因鉴定和未培养原核草案基因组进化关系推断的流水线。
BMC Genomics. 2018 Jan 19;19(Suppl 1):921. doi: 10.1186/s12864-017-4327-9.
7
Quantitatively Partitioning Microbial Genomic Traits among Taxonomic Ranks across the Microbial Tree of Life.定量划分生命之树上的微生物分类等级中的微生物基因组特征。
mSphere. 2019 Aug 28;4(4):e00446-19. doi: 10.1128/mSphere.00446-19.
8
Amino acid usage is asymmetrically biased in AT- and GC-rich microbial genomes.在富含 AT 和 GC 的微生物基因组中,氨基酸的使用存在不对称的偏向性。
PLoS One. 2013 Jul 26;8(7):e69878. doi: 10.1371/journal.pone.0069878. Print 2013.
9
A phylogeny-driven genomic encyclopaedia of Bacteria and Archaea.基于系统发育的细菌和古菌基因组百科全书。
Nature. 2009 Dec 24;462(7276):1056-60. doi: 10.1038/nature08656.
10
Precise phylogenetic analysis of microbial isolates and genomes from metagenomes using PhyloPhlAn 3.0.基于 PhyloPhlAn 3.0 对宏基因组中的微生物分离株和基因组进行精确的系统发育分析。
Nat Commun. 2020 May 19;11(1):2500. doi: 10.1038/s41467-020-16366-7.

本文引用的文献

1
Integrating a tailored recurrent neural network with Bayesian experimental design to optimize microbial community functions.将定制的递归神经网络与贝叶斯实验设计相结合,以优化微生物群落功能。
PLoS Comput Biol. 2023 Sep 29;19(9):e1011436. doi: 10.1371/journal.pcbi.1011436. eCollection 2023 Sep.
2
Growth-dependent Gene Expression Variation Influences the Strength of Codon Usage Biases.生长依赖性基因表达变化影响密码子使用偏好的强度。
Mol Biol Evol. 2023 Sep 1;40(9). doi: 10.1093/molbev/msad189.
3
The predictive power of phylogeny on growth rates in soil bacterial communities.
系统发育对土壤细菌群落生长速率的预测能力。
ISME Commun. 2023 Jul 15;3(1):73. doi: 10.1038/s43705-023-00281-1.
4
GTDB-Tk v2: memory friendly classification with the genome taxonomy database.GTDB-Tk v2:使用基因组分类数据库实现内存友好的分类。
Bioinformatics. 2022 Nov 30;38(23):5315-5316. doi: 10.1093/bioinformatics/btac672.
5
Benchmarking Community-Wide Estimates of Growth Potential from Metagenomes Using Codon Usage Statistics.基于密码子使用统计数据对宏基因组进行社区级生长潜力估计的基准测试。
mSystems. 2022 Oct 26;7(5):e0074522. doi: 10.1128/msystems.00745-22. Epub 2022 Oct 3.
6
MarkerMAG: linking metagenome-assembled genomes (MAGs) with 16S rRNA marker genes using paired-end short reads.MarkerMAG:使用配对末端短读长将宏基因组组装基因组(MAG)与 16S rRNA 标记基因进行关联。
Bioinformatics. 2022 Aug 2;38(15):3684-3688. doi: 10.1093/bioinformatics/btac398.
7
Accurate and robust inference of microbial growth dynamics from metagenomic sequencing reveals personalized growth rates.从宏基因组测序中准确稳健地推断微生物的生长动态,揭示了个性化的生长速率。
Genome Res. 2022 Mar;32(3):558-568. doi: 10.1101/gr.275533.121. Epub 2022 Jan 5.
8
Trophic interactions with heterotrophic bacteria limit the range of .与异养细菌的营养相互作用限制了 的范围。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Jan 11;119(2). doi: 10.1073/pnas.2110993118.
9
GTDB: an ongoing census of bacterial and archaeal diversity through a phylogenetically consistent, rank normalized and complete genome-based taxonomy.GTDB:通过系统发生一致、等级归一化和基于完整基因组的分类学,对细菌和古菌多样性进行持续普查。
Nucleic Acids Res. 2022 Jan 7;50(D1):D785-D794. doi: 10.1093/nar/gkab776.
10
A standardized archaeal taxonomy for the Genome Taxonomy Database.基于基因组分类数据库的标准化古菌分类学。
Nat Microbiol. 2021 Jul;6(7):946-959. doi: 10.1038/s41564-021-00918-8. Epub 2021 Jun 21.