Abstract Accumulibacter is the major polyphosphate-accumulating organism (PAO) in global wastewater treatment systems. Its phylogenetic and functional diversity has been continuously updated in recent years. In addition to its widely recognized two sublineages, Types I and II, here we discovered a novel type enriched in laboratory bioreactors. Core gene- and machine learning-based gene feature profiling supported that Type III Accumulibacter was potential PAO with the unique function of using dimethyl sulfoxide as electron acceptor. On the basis of the correlation between the similarity of ppk1 and genome, the number of ppk1 -represented Accumulibacter species was estimated to be over one hundred, suggesting that the currently recognized species are only the tip of the iceberg. Meanwhile, multiple Accumulibacter strains co-occurring in a bioreactor were investigated for their inter-strain transcriptional and morphological features. Metatranscriptomics of seven co-occurring strains indicated that the expression level and interphasic dynamics of PAO phenotype-related genes had minimal correlation with their phylogeny. In particular, expression of denitrifying and poly-P metabolism genes had higher inter-strain and interphasic divergence compared with glycogen and polyhydroxyalkanoates metabolic genes. A strategy of cloning rRNA genes from different strains based on similar genomic synteny was successfully applied to differentiate their morphology via fluorescence in situ hybridization. Our study further expanded the phylogenetic and functional diversity of Accumulibacter . We also proposed that deciphering the function and capability of certain Accumulibacter should be environment- and population-specific. Importance Accumulibacter , as the core functional but uncultured taxa for enhanced biological phosphorus removal, has attracted much attentions on its phylogenetic and functional diversity and intra-genus niche differentiation in the last two decades. It was well-known that this genus had two sub-lineages (Type I and II) since 2002. In this study, a novel type (Type III) with proposed novel functional feature was discovered by the metagenomic approach. By linking average nucleotide identity of Accumulibacter genomes and the similarity of the ppk1 sequences, a phylogenetic biomarker that has been largely deposited in database, we estimated that its global species-level diversity was higher than 100. Moreover, as we found the co-occurrence of multiple Accumulibacter strains in one bioreactor, the simultaneous transcriptional divergence of the co-occurring strains was interesting for understanding their niche differentiation in a single community. The results suggested the decoupling feature between transcriptional pattern with phylogeny for co-occurring strains.

Our previous work indicated that the quorum sensing (QS) effect could regulate the oxidative tolerance of Saccharomyces cerevisiae, and QS may impact oxidative and antioxidative metabolisms of S. cerevisiae by regulating the RCK1 gene. Therefore, this work proposed a reasonable logic that RCK1 could play roles in regulating the oxidative and antioxidative metabolisms of yeast cells. The results presented here suggested that the overexpression of RCK1 has a regulatory effect on the reduction of ROS level and the promotion of oxidative tolerance of S. cerevisiae. The overexpression of RCK1 promoted the ROS generation through activating the MAPK pathway; on the other hand, RCK1-regulated antioxidative metabolism played a more significant role to realize lower ROS level and higher oxidative tolerance of S288c-RCK1 and ΔARO80-RCK1 strains. To improve the fermentation performance of yeast while circumventing metabolic burden, a recombinant strain with over time-controlled overexpression of the RCK1 gene (i.e., S288c'-RCK1 strain) derived from S288c strain was successfully constructed to achieve artificial regulation of yeast oxidative tolerance. Transcriptomics analysis was further performed on both S. cerevisiae wild-type and S288c'-RCK1 strains to identify differentially expressed genes and analyze their functional pathway classification. This work is instructive for artificially modulating the oxidative tolerance of strains to enhance the fermentation performance of yeast.

Aptamers have shown potential for diagnosing clinical markers and targeted treatment of diseases. However, their limited stability and short half-life hinder their broader applications. Here, a real sample assisted capture-SELEX strategy is proposed to enhance the aptamer stability, using the selection of specific aptamer towards PD-L1 as an example. Through this developed selection strategy, the aptamer Apt-S1 with higher binding affinity and specificity towards PD-L1 was obtained as compared to the aptamer Apt-A2 which was screened by the traditional capture-SELEX strategy. Moreover, Apt-S1 exhibited a greater PD-L1 binding associated conformational change than Apt-A2, indicating its suitability as a biorecognition element. These findings highlight the potential of Apt-S1 in clinical applications requiring robust and specific targeting of PD-L1. Significantly, Apt-S1 exhibited a lower degradation rate in 10% diluted serum or pure human serum, under the physiological temperature and pH value, compared to Apt-A2. This observation suggested that Apt-S1 possesses higher stability and is more resistant to damage caused by the serum environmental factors, highlighting the superior stability of Apt-S1 over Apt-A2. Furthermore, defatted and deproteinized serum were used to investigate the potential reasons for the improved stability of Apt-S1. The results hinted that the pre-adaptation to nucleases present in serum during the selection process might have contributed to its higher stability. With its improved stability, higher affinity and specificity, Apt-S1 holds great potential for applications in PD-L1 assisted cancer diagnosis and treatment. Meanwhile, the results obtained in this work provide further evidence of the advantages of the real capture-SELEX strategy in improving aptamer stability compared to the traditional strategy.