The sulfur (S) cycle is an important biogeochemical cycle with profound implications for both cellular- and ecosystem-level processes by diverse microorganisms. Mangrove sediments are a hotspot of biogeochemical cycling, especially for the S cycle with high concentrations of S compounds. Previous studies have mainly focused on some specific inorganic S cycling processes without paying specific attention to the overall S-cycling communities and processes as well as organic S metabolism. In this study, we comprehensively analyzed the distribution, ecological network and assembly mechanisms of S cycling microbial communities and their changes with sediment depths using metagenome sequencing data. The results showed that the abundance of gene families involved in sulfur oxidation, assimilatory sulfate reduction, and dimethylsulfoniopropionate (DMSP) cleavage and demethylation decreased with sediment depths, while those involved in S reduction and dimethyl sulfide (DMS) transformation showed an opposite trend. Specifically, glpE, responsible for converting S2O32− to SO32−, showed the highest abundance in the surface sediment and decreased with sediment depths; in contrast, high abundances of dmsA, responsible for converting dimethyl sulfoxide (DMSO) to DMS, were identified and increased with sediment depths. We identified Pseudomonas and Streptomyces as the main S-cycling microorganisms, while Thermococcus could play an import role in microbial network connections in the S-cycling microbial community. Our statistical analysis showed that both taxonomical and functional compositions were generally shaped by stochastic processes, while the functional composition of organic S metabolism showed a transition from stochastic to deterministic processes. This study provides a novel perspective of diversity distribution of S-cycling functions and taxa as well as their potential assembly mechanisms, which has important implications for maintaining mangrove ecosystem functions.

Abstract Cobalamin (B 12 ), an essential nutrient and growth cofactor for many living organisms on the Earth, can be fully synthesized only by selected prokaryotes in nature. Therefore, microbial communities related with B 12 biosynthesis could serve as an example subsystem to disentangle the underlying ecological mechanisms balancing the function and taxonomy of complex functional assemblages. By anchoring microbial traits potentially involved in B 12 biosynthesis, we depict the biogeographic patterns of B 12 biosynthesis genes and their carrying taxa in the global ocean, in light of the limitation to detect de novo B 12 synthesizers via metagenomes alone. Both the taxonomic and functional composition of B 12 biosynthesis genes were strongly shaped by depth, differentiating epipelagic from mesopelagic zones. The functional genes were relatively stably distributed across different oceans, but their carrying taxa varied considerably, showing clear functional redundancy of microbial systems. Microbial taxa carrying B 12 biosynthesis genes in the surface water were influenced by environmental factors such as temperature, oxygen and nitrate. However, the composition of functional genes was weakly associated with these environmental factors. Null model analyses demonstrated that determinism governed the compositional variation of B 12 biosynthesis genes, whereas a higher degree of stochasticity was associated with taxonomic variations. Significant associations were observed between chlorophyll a concentration and B 12 biosynthesis traits, indicating their importance in global ocean primary production. Conclusively, this study revealed an essential ecological mechanism governing the assembly of microbes in nature: the environment selects function rather than taxonomy; functional redundancy underlies stochastic community assembly. Impact Statement A central question in ecology is how a galaxy of microbial taxa is assembled and distributed across space and through time, executing essential ecosystem functions. By anchoring microbial functional traits potentially involved in B 12 biosynthesis and their carrying microbial taxa in the global ocean, this study addresses essential ecological questions from functional and taxonomic angles. Integrating multiple lines of evidence, we show that the ecosystem selects functional traits rather than taxonomic groups, and functional redundancy underlies stochastic taxonomic community assembly. Also, microbial communities potentially involved in B 12 biosynthesis are significantly associated with chlorophyll a concentration, demonstrating their importance in global ocean primary production. This study provides valuable mechanistic insights into the complex microbial community assembly in natural ecosystems.

Abstract As the central members of the microbiome networks, viruses regulate the composition of microbial communities and drive the nutrient cycles of ecosystems by lysing host cells. Therefore, uncovering the dynamic patterns and the underlying ecological mechanisms mediating the tiniest viral communities across space and through time in natural ecosystems is of crucial importance for better understanding the complex microbial world. Here, the temporal dynamics of intertidal viral communities were investigated via a time-series sampling effort. A total of 1911 viral operational taxonomic units were recovered from 36 bimonthly collected shotgun metagenomes. Functionally important auxiliary metabolic genes involved in carbohydrate, sulfur, and phosphorus metabolism were detected, some of which (e.g., cysH gene) were stably present within viral genomes over time. Over the sampling period, strong and comparable temporal turnovers were observed for intertidal viromes and their host microbes. Winter was determined as the pivotal point for the shifts in viral diversity patterns. Notably, the viral micro-diversity covaried with the macro-diversity, following similar temporal patterns. The relative abundances of viral taxa also covaried with their host prokaryotes. Meanwhile, the virus–host relationships at the whole community level were relatively stable. Further statistical analyses demonstrated that the dynamic patterns of viral communities were highly deterministic, for which temperature was the major driver. This study provided valuable mechanistic insights into the temporal turnover of viral communities in complex ecosystems such as intertidal wetlands.

Abstract Schizophrenia is a psychiatric disorder that is still not readily treatable. Pharmaceutical advances in the treatment of schizophrenia have mainly focused on the protein coding part of the human genome. However, the vast majority of the human transcriptome consists of non-coding RNAs. MicroRNAs are small non-coding RNAs that control the transcriptome at the systems level. In the present study we analyzed the microRNAome in blood and postmortem brains of controls and schizophrenia patients and found that miR-99b-5p was downregulated in both the prefrontal cortex and blood of patients. At the mechanistic level we show that inhibition of miR-99b-5p leads to schizophrenia-like phenotypes in mice and induced inflammatory processes in microglia linked to synaptic pruning. The miR-99b-5p-mediated inflammatory response in microglia depended on Z-DNA binding protein 1 ( Zbp1 ) which we identified as a novel miR-99b-5p target. Antisense oligos (ASOs) against Zbp1 ameliorated the pathological phenotypes caused by miR-99b-5p inhibition. In conclusion, we report a novel miR-99b-5p- Zbp1 pathway in microglia that contributes to the pathogenesis of schizophrenia. Our data suggest that strategies to increase the levels of miR-99b-5p or inhibit Zbp1 could become a novel therapeutic strategy.

ABSTRACT Histone 3 lysine 4 methylation (H3K4me) is mediated by six different lysine methyltransferases. Amongst these enzymes SET domain containing 1b (SETD1B) has been linked to syndromic intellectual disability but its role in the postnatal brain has not been studied yet. Here we employ mice that lack Setd1b from excitatory neurons of the postnatal forebrain and combine neuron-specific ChIP-seq and RNA-seq approaches to elucidate its role in neuronal gene expression. We observe that SETD1B controls the expression of genes with a broad H3K4me3 peak at their promoters that represent neuronal enriched genes linked to learning and memory function. Comparative analysis to corresponding data from conditional Kmt2a and Kmt2b knockout mice suggests that this function is specific to SETD1B. Moreover, postnatal loss of Setd1b leads to severe learning impairment, suggesting that SETD1B-mediated regulation of H3K4me levels in postnatal neurons is critical for cognitive function.