細菌基因組denovo測序(框架圖)技術介紹
***************************************************************************************************** 技術簡介 細菌廣泛存在于大自然中,其具有多樣性豐富,基因組較小等特征。細菌是一類只存在擬核的裸露DNA的單細胞原核生物(基因組大小一般小于10Mb),它包括真細菌和古生菌兩大類群,根據其基本形態(tài)可分為球菌,桿菌,螺旋菌,根據細胞壁組成成分,又分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌,大多數化膿性細菌屬于革蘭氏陽性菌,它們能產生外毒素使人致??;而大多數腸道菌則屬于革蘭氏陰性菌,它們能產生內毒素使人致病。常見的革蘭氏陽性菌有葡萄球菌,鏈球菌,肺炎雙球菌,破傷風桿菌等;常見的革蘭氏陰性菌有痢疾桿菌,傷寒桿菌,大腸桿菌,變形桿菌等。 細菌對人類既有用處又有危害,一方面細菌是某些疾病的病原體,可導致傷寒、肺炎等疾病,另一方面,人類也常利用細菌制作乳酪及酸奶等。隨著高通量測序技術的迅速發(fā)展,測序成本大幅降低使得獲得具有簡單基因組的細菌基因組信息更加便捷,獲得某個細菌基因組信息,不但可以幫助了解其表型特征,致病機制以及其重要相關基因的功能,還可以通過和其它細菌基因組信息進行比對分析和進化分析,從而了解其分子進化機制。根據不同的研究目的和需求,細菌基因組測序又包括細菌de novo測序(掃描圖、精細圖、完成圖)和細菌重測序。細菌基因組掃描圖采用Illumina PE測序技術,對基因組進行~100×深度測序,根據序列組裝結果,以獲取基因組序列信息。 技術優(yōu)勢
b) 分析團隊強大:擁有強大的生物信息團隊,分析內容全面,并提供個性化分析 c) 實驗體系嚴格:從DNA抽提,質檢到文庫構建,上機測序有嚴格的實驗流程
b) 基因發(fā)現(xiàn) c) 環(huán)境與生態(tài)研究 d) 疾病和個體化醫(yī)療
技術參數與實驗流程
***************************************************************************************************** 技術參數
實驗流程
經典文章解讀
*****************************************************************************************************案例:腸球菌Enterococcus faecium TX16的全基因組測序及比較分析 背景:在歐美國家,腸球菌是醫(yī)院獲得性感染(hospital-acquired infections)的主要因素,其中包括Enterococcus faecalis和 Enterococcus faecium兩種菌株的感染。過去十年中,E. faecium菌株感染的比例不斷上升。雖然在醫(yī)院環(huán)境中E. faecium逐漸取代E. faecalis的機制并不清楚,但許多基因型鑒定和系統(tǒng)生物學研究已經指出了多種E. faecium菌株在全球臨床環(huán)境中的廣泛傳播。然而,E. faecium完整基因組的缺失成為系統(tǒng)研究E. faecium的分子流行病學和發(fā)病機制的主要障礙。 方法:在本研究中,首次對E. faecium菌株TX16(隸屬于ST18家族)進行了全基因組測序。隨后將TX16的全基因組與21個E. faecium菌株基因組草圖(未完全測通)進行了比對,通過系統(tǒng)生物學,多位點序列分析(MLST)和基因相似性分析,找到了醫(yī)院相關菌株(HA)(hospital-associated strains,包含STs16、STs17、STs18、STs78家族)并對ORFs、多種基因和信號通路進行了分析。 結果: 1)HA菌株和非醫(yī)院來源的CA菌株(community-associated)的核心基因組平均有3-4%的核苷酸序列差異; 2)378個ORFs在HA菌株中特異存在。大部份是轉座子相關基因、載體基因、前噬菌體基因; 3)TX16基因組中找到9個與致病性相關的GIs; 4)抗生素抗藥基因在HA菌株中大量富集; 5)可動因子(如IS16和轉座子)也幾乎是HA菌株獨有的。 參考文獻:Xiang Qin, et al. Complete genome sequence of Enterococcus faecium strain TX16 and comparative genomic analysis of Enterococcus faecium genomes. BMC Microbiology 2012, 12:135
圖一:腸球菌Enterococcus faecium TX16的全基因組圈圖。TX16基因組含有2,698,137 bp,包含2,703個編碼蛋白的ORFs、62個tRNA、6個拷貝的核糖體rRNA 和32非編碼RNA。
圖二:22個E. faecium菌株的直接同源基因分析。分析發(fā)現(xiàn)2,543個基因只在某一個菌株中存在。22個菌株共有1,652個基因(1,608個單拷貝,44個多拷貝)。
圖三:22個E. faecium菌株的核心基因和全部基因數量。A、E. faecium核心基因數量,最后匯聚到1,726個基因;B、E. faecium全部基因數量,共包含6,262個基因。
圖四:22個E. faecium菌株的進化樹。成功的將HA菌株與CA菌株區(qū)分開來。
圖五:22個E. faecium菌株基因組ORFs的比較。
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