Gut-derived Flavonifractor species variants are differentially enriched during in vitro incubation with quercetin

Abstract

Flavonoids are a common component of the human diet with widely reported health-promoting properties. The gut microbiota transforms these compounds affecting the overall metabolic outcome of flavonoid consumption. Flavonoid-degrading bacteria are often studied in pure and mixed cultures but the multiple interactions between quercetin-degraders and the rest of the community have been overlooked. In this study, a comparative metataxonomic analysis of fecal communities supplemented with the flavonoid quercetin led us to identify a potential competitive exclusion interaction between two sequence variants related to the flavonoid-degrading species, Flavonifractor plautii, that belong to the same genus but different species. During incubation of fecal slurries with quercetin, the relative abundance of these two variants was inversely correlated; one variant, ASV_65f4, increased in relative abundance in half of the libraries and the other variant, ASV_a45d, in the other half. This pattern was also observed with 6 additional fecal samples that were transplanted into germ-free mice fed two different diets. Mouse’s diet did not change the pattern of dominance of either variant, and initial relative abundances did not predict which one ended up dominating. Potential distinct metabolic capabilities of these two Flavonifractor-related species were evidenced, as only one variant, ASV_65f4, became consistently enriched in complex communities supplemented with acetate but without quercetin. Genomic comparison analysis of the close relatives of each variant revealed that ASV_65f4 may be an efficient utilizer of ethanolamine which is formed from the phospholipid phosphatidylethanolamine that is abundant in the gut and feces. Other discordant features between ASV_65f4- and ASV_a45drelated groups may be the presence of flagellar and galactose-utilization genes, respectively. Overall, we showed that the Flavonifractor genus harbors variants that present a pattern of negative co-occurrence and that may have different metabolic and morphological traits, whether these differences affect the dynamic of quercetin degradation warrants further investigation

Los flavonoides son un componente común de la dieta humana con propiedades promotoras de la salud ampliamente reportadas. La microbiota intestinal transforma estos compuestos afectando el resultado metabólico general del consumo de flavonoides. Las bacterias que degradan los flavonoides a menudo se estudian en cultivos puros y mixtos, pero las múltiples interacciones entre los degradadores de quercetina y el el resto de la comunidad ha sido pasado por alto. En este estudio, una metataxonómica comparativa análisis de comunidades fecales suplementadas con el flavonoide quercetina nos llevó a identificar un posible interacción de exclusión competitiva entre dos variantes de secuencia relacionadas con la especie degradadora de flavonoides, Flavonifractor plautii, que pertenecen al mismo género pero son diferentes especies. Durante la incubación de lodos fecales con quercetina, la abundancia relativa de estos dos variantes estaba inversamente correlacionada; una variante, ASV_65f4, aumentó en abundancia relativa en la mitad de las bibliotecas y la otra variante, ASV_a45d, en la otra mitad. este patrón también se observó con 6 muestras fecales adicionales que se trasplantaron a lugares libres de gérmenes ratones alimentados con dos dietas diferentes. La dieta del ratón no cambió el patrón de dominancia de ninguno de los dos. variante, y las abundancias relativas iniciales no predijeron cuál terminó dominando. Se evidenció capacidades metabólicas diferentes potenciales de estas dos especies relacionadas con Flavonifractor, ya que solo una variante, ASV_65f4, se enriqueció constantemente en comunidades complejas suplementadas con acetato pero sin quercetina. Análisis de comparación genómica de los parientes cercanos de cada variante revelaron que ASV_65f4 puede ser un utilizador eficiente de etanolamina que se forma a partir del fosfolípido fosfatidiletanolamina que abunda en el intestino y las heces. Otras características discordantes entre los grupos relacionados con ASV_65f4- y ASV_a45d pueden ser la presencia de genes flagelares y de utilización de galactosa, respectivamente. En general, mostramos que el género Flavonifractor alberga variantes que presentan un patrón de co-ocurrencia negativa y que pueden tener diferentes características metabólicas y morfológicas. rasgos, si estas diferencias afectan la dinámica de la degradación de la quercetina justifica una mayor investigación