【经典文章】微生物基因组研究：基因簇进化分析、cgMLST分析和代谢通路图分析

唯那生物
2419
2023-08-09 09:46:45
原创

上海唯那生物，专注于提供微生物的研究方案设计服务、实验服务、高通量测序服务和个性化数据分析服务，本期文章中聚焦于微生物基因组的比较基因组分析，依旧是干货满满！”

1.寻找基因/基因簇的来源与进化历程，发现基因的功能适应性以及新的基因簇的结构组成。

2.寻找与表型相关的基因或突变位点，例如耐药性基因。

3.物种进化树、基因进化树分析，判断物种的起源以及物种鉴定等。

4.泛基因组分析，共有基因、特有基因分析，找到基因组独有功能表型所对应的基因。

5.共线性分析，寻找基因组大片段变异。

6.特定类型的基因类群或家族分析。

研究文献示例

1 Diversity and distribution of the bmp gene cluster and its Polybrominated products in the genus Pseudoalteromonas

DOI:10.1111/1462-2920.14532

主要结果：比较基因组学揭示了101个Pseudoalteromonas基因组中分布在19个基因组中的4个不同的基因簇结构。这些主要定位于包含Pseudoalteromonasluteoviolacea和Pseudoalteromonasphenolica型菌株的最不具包容性的进化枝，在某些谱系中显示出明显的基因和基因簇丢失证据。Bmp基因系统发育与Pseudoalteromonas物种系统发育基本一致，表明该属内的垂直遗传。

Fig.Thebmpgenecluster and its products.

Fig.Pseudoalteromonasspeciesphylogeny and bmp gene cluster distribution.

2. Phylogenetically informative mutations in genes implicated in antibiotic resistance in Mycobacterium tuberculosis complex

DOI:10.1186/s13073-020-00726-5

主要结果：为了解结核分枝杆菌复合物（Mycobacteriumtuberculosis complex，MTBC）中与抗生素耐药相关的基因的遗传变异的关系。该作者对405个MTBC菌株进行了21种抗结核药物耐药性的92个基因的SNP检测，如下图所示分为了7个进化分支，确定基因型与表型之间的关系。

MTBCphylogeny. ML phylogeny based on 42,760 SNPs from 405 genomes using ageneral time-reversible substitution model and 1000 resamples. Sevenmajor MTBC lineages and animal-adapted species are highlighted. Wherewarranted, these were differentiated further into subgroups (as shownon the circumference of the figure). Red dots indicate branches(n = 334) with a resampling support of > 0.9 and which wereinvestigated for branch-specific mutations in 92 genes implicated inantibiotic resistance

3.Genus-wide Leptospira core genome multilocus sequence typing for strain taxonomy and global surveillance

DOI:10.1371/journal.pntd.0007374

主要结果：Leptospira是一个高度异质的细菌属，可分为三个进化谱系和300多个血清型。这篇文章使用了545个高度保守的基因作为核心基因组MLST（cgMLST）基因分型方案，适用于整个Leptospira属，包括非致病物种。对来自不同物种，来源和地理位置的509个基因组（包括327个新测序的基因组）进行了cgMLST基因分型的评估。系统发育分析表明，cgMLST定义了物种，进化枝，亚进化枝，克隆群和cgMLST序列类型（cgST），对缺失数据具有高精度和稳定性。

Comparisonof cgMLST clustering with sequence types of the three classical MLSTschemes currently in use.

4.Investigation of genomic characteristics and carbohydrates' metabolic activity of Lactococcus lactis subsp. lactis during ripening of a Swiss-type cheese

DOI:10.1016/j.fm.2019.103392. Epub 2019 Nov 26.

主要结果：为了研究微生物的遗传多样性，采用了系统发育分析，直系同源群分析簇，KEGGorthology分析和泛基因组分析等。菌株的泛基因组分析表明，核心，辅助和独特的基因组分别由1036、3146和1296个基因组成。乳酸菌的碳水化合物代谢能力得到了改善，进行混合发酵，产生乳酸、甲酸、乙酸、乙醇和2,3-丁二醇。

Reconstructionof the carbohydrates' fermentation capabilities ofLc.lactissubsp.lactisandtranscriptional expression of the metabolic pathways during ripeningof the Swiss-type Maasdam cheese at 20 °C and 5 °C

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