Uptake et métabolisme de la glycine betaine dans les communautés microbiennes marines

Résumé La glycine betaine (GBT) est un soluté compatible en fortes concentrations dans les microorganismes marins. En tant que composant de matière organique labile, la GBT a un potentiel biochimique complexe en tant que substrat pour l'utilisation microbienne qui n'est pas contraint dans l'environnement. Ici, nous déterminons la cinétique d'absorption et le devenir métabolique de la GBT dans deux communautés microbiennes naturelles dans le Pacifique Nord caractérisées par des concentrations de nitrate différentes. La GBT dissoute avait des taux d'absorption maximum de 0,36 et 0,56 nM h−1 avec des constantes de demi-saturation de 79 et 11 nM respectivement dans les stations à haute et basse concentration de nitrate. Lors d'incubations de plusieurs jours, la plupart de la GBT absorbée par les cellules était conservée en tant que soluté compatible. Des isotopes stables dérivés de la GBT ajoutée ont également été observés dans d'autres métabolites, y compris la choline, la carnitine et la sarcosine, suggérant que la GBT a été utilisée pour la biosynthèse et pour le catabolisme en pyruvate et ammonium. Lorsque le nitrate était rare, la GBT était principalement métabolisée par déméthylation en glycine. Les données de transcriptions géniques étaient cohérentes avec le fait que SAR11 utilise la GBT comme source de groupes méthyles pour alimenter le cycle de la méthionine. Lorsque les concentrations de nitrate étaient plus élevées, plus de GBT était partitionnée pour la biosynthèse lipidiques à la fois par les bactéries et le phytoplancton eucaryote. Nos données mettent en lumière des voies métaboliques inattendues et des routes potentielles d'échange de métabolites microbiens.