摘要

先前的生物信息学研究已将能量储备的获得或损失与宿主 – 病原体相互作用和细菌毒力联系起来，这是基于相对较少的细菌基因组或蛋白质组。因此，了解跨细菌物种的能量储备的理论分布模式可以提供一条研究细菌生活方式和生理学的捷径。到目前为止，已在细菌中鉴定出五种主要的能量储备，因为它们能够在营养缺乏条件下支持细菌的持久性。这些包括聚磷酸盐 (polyP)、糖原、蜡酯 (WE)、三酰基甘油 (TAG) 和聚羟基链烷酸酯 (PHA)。尽管与能量储备代谢相关的酶类已被很好地理解，但缺乏从进化角度对细菌能量储备分布的系统研究。在这项研究中，我们获取了 8282 个手动审查的细菌参考蛋白质组，并结合了一组隐藏的马尔可夫序列模型 (HMM) 来搜索与能量储备代谢相关的关键酶的同源物。我们的研究结果表明，海藻糖相关糖原代谢等特定途径和蜡酯合酶/酰基辅酶A：二酰基甘油酰基转移酶（WS/DGAT）等酶主要受限于特定类型的细菌群，这为理解它们的进化提供了见解。起源和功能。此外，该研究还证实，Mollicutes 中能量储备的丧失（如多磷代谢缺失）与细菌基因组减少有关。通过该分析，更清晰地呈现了细菌能量储备代谢的图景，可为细菌能量代谢的进一步理论和实验分析提供指导。

结论

关键酶的分布模式及其在细菌中的组合途径提供了关于能量储备如何整合和流失的全面视图。一般来说，polyP、PHA 和糖原作为能量储存化合物广泛分布在细菌物种中。本研究中研究的另外两种中性脂质在细菌中的能量储备相对较少，主要存在于超级门变形菌门和放线菌门中。在该组内，由于 WS/DGAT 同源物的丰富，更多的细菌具有积累 WE 和 TAG 的能力。相比之下，polyP 充当瞬时能量储备，而中性脂质是更可持续的能量提供者（Finkelstein 等人 2010；Wang 和 Wise 2011）。因此，在陆地和水生环境等恶劣条件下，中性脂质可能是细菌持久性的主要参与者。至于糖原，其增强细菌环境生存能力的能力仍存在争议。它在细菌中的广泛分布表明其代谢与细菌的基本活动密切相关。总之，通过这项研究，我们对负责能量储备代谢的关键酶如何在细菌中分布有了更清晰的了解。通过结合细菌生理学和生活方式的进一步调查可以提供额外的解释来说明分布模式，尽管实验证据对于确认计算分析是必不可少的。