1. Dynamic genome-based metabolic modeling of the predominant cellulolytic rumen bacteriumFibrobacter succinogenesS85
- Author
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Ibrahim Fakih, Jeanne Got, Carlos Eduardo Robles-Rodriguez, Anne Siegel, Evelyne Forano, Rafael Muñoz-Tamayo, Microbiologie Environnement Digestif Santé (MEDIS), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Clermont Auvergne (UCA), Dynamics, Logics and Inference for biological Systems and Sequences (Dyliss), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Toulouse Biotechnology Institute (TBI), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Modélisation Systémique Appliquée aux Ruminants (MoSAR), and AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
- Subjects
rumen fermentation ,[SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology ,[SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems ,fiber degradation ,[INFO.INFO-AU]Computer Science [cs]/Automatic Control Engineering ,[SDV.SA.SPA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Animal production studies ,genome-scale metabolic model ,network reconstruction ,dynamic model ,[INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation ,Elementary flux modes analysis - Abstract
Fibrobacter succinogenesis a cellulolytic predominant bacterium that plays an essential role in the degradation of plant fibers in the rumen ecosystem. It converts cellulose polymers into intracellular glycogen and the fermentation metabolites succinate, acetate, and formate. We developed dynamic models ofF. succinogenesS85 metabolism on glucose, cellobiose, and cellulose on the basis of a network reconstruction done with the Automatic Reconstruction of metabolic models (AuReMe) workspace. The reconstruction was based on genome annotation, 5 templates-based orthology methods, gap-filling and manual curation. The metabolic network ofF. succinogenesS85 comprises 1565 reactions with 77% linked to 1317 genes, 1586 unique metabolites and 931 pathways. The network was reduced using the NetRed algorithm and analyzed for computation of Elementary Flux Modes (EFMs). A yield analysis was further performed to select a minimal set of macroscopic reactions for each substrate. The accuracy of the models was acceptable in simulatingF. succinogenescarbohydrate metabolism with an average coefficient of variation of the Root mean squared error of 19%. Resulting models are useful resources for investigating the metabolic capabilities ofF. succinogenesS85, including the dynamics of metabolite production. Such an approach is a key step towards the integration of omics microbial information into predictive models of the rumen metabolism.
- Published
- 2022