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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
宏基因組學改變了我們對微生物世界的理解，使研究人員能夠繞過分離和培養單一分類單元的需要，並直接表徵環境樣本的分類和基因組成。然而，將宏基因組樣本中發現的基因與特定起源分類群聯繫起來仍然是一個嚴峻的挑戰。現有的基於核苷酸組成或與參考基因組比對的分箱方法僅允許粗粒度分類，並且嚴重依賴於密切相關的分類群中定序基因組的可用性。在這裡，我們引入了一種新穎的計算框架，將多個樣本的基因豐度變化與分類豐度數據結合，將宏基因組樣本解卷積為類群特異性基因譜，並重建群落成員的基因組內容。這種免組裝方法不受限制先前描述的宏基因組分箱或宏基因組組裝方法的各種因素的限制，並且代表了基於宏基因組的基因組重建的根本不同的方法。該框架的實作可在 上找到。我們首先描述我們框架的數學基礎，並討論實現其各個組件的注意事項。我們證明了該框架能夠準確地對一組宏基因組樣本進行去卷積，並使用合成的宏基因組樣本恢復單一分類群的基因內容。我們專門描述了預測準確性的決定因素，並檢查註釋錯誤對重建基因組的影響。我們最終將宏基因組反捲積應用於人類微生物組計畫的樣本，僅根據基因計數的變化成功地重建了各種微生物屬的屬級基因組內容。這些重建的屬被證明能夠正確捕捉屬特定的特性。隨著宏基因組數據的積累，這種反捲積框架提供了表徵從未見過的微生物類群的重要工具，為解決有關包含不同微生物群落的類群的基本問題奠定了基礎。