您好,欢迎光临武汉贝纳科技有限公司
027-62435310 | service@benagen.com | 中文 | English 咨询客服
您现在的位置:主页 > 市场与支持 > 文献解读 >

文献解读 | Nature子刊发表中科院微生物所王军研究组利用三代测序技术深度解析微生物组进展成果

测序技术的不断进步是生命科学发展的重要原动力,微生物组领域的兴起更是依赖于二代测序技术的广泛应用。尤其是肠道微生物组,在人类健康和疾病中的作用日益受到关注,在近十年以来已经成为生命科学研究领域的热点。目前对人体肠道微生物组的组成和功能的研究已经积累了大量的数据,但是大部分研究都集中在使用二代测序技术进行物种和功能的解析,宏基因组的拼接质量不高,并且针对其中的特定类群例如真菌等分辨率较低。

 

肠道细菌基因组是开放的基因组,它们可以通过结合、转化和转导等方式获得外源基因进行基因重组,引起细菌功能的变化,从而影响人体的健康和疾病状态。因此,有必要在更精细的基因组水平对肠道微生物的群落和功能进行研究。

 

6月8日,Nature Communication文章链接为:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-30857-9在线发表了中科院微生物所王军研究员团队和中科院动物所所宋默识研究员团队关于二三代测序技术混合组装肠道微生物,促进肠道微生物结构变异发现的研究。结合Nanopore三代测序技术,混合组装可以极大的提高组装肠道微生物的质量,并使发现微生物大的结构变异,噬菌体以及 CRISPR spacers[a1] 成为可能。他们的研究发现,肠道微生物基因组在不同的人体内变化很大,但是在短时间内(10天),肠道微生物基因组在同一人体内变化很小(图1)。此外,这种基因组层面的变化可以影响到肠道代谢物的变化,以及肠道代谢物和人体健康指标的关系;同一个菌种内,可以由结构变异区分开不同的菌株,在与重要的代谢产物,例如果糖-1-磷酸等关联,表现出显著的菌种内差异,并最终与人体健康指标,例如血糖,出现细微差别。这提示我们未来在研究肠道微生物的功能时,应该考虑在更精细的水平开展研究。这一发现,对未来更精细的精准医学领域的发展提供了理论指导。  

 

 

图1 文章整体研究流程。

 

中国科学院微生物研究所王军研究员、中科院动物所所宋默识研究员为本文的共同通讯作者。中国微生物研究所助理研究员陈亮、赵娜、博士生曹佳宝、硕士研究生刘小林、助理研究员徐嘉悦为该论文的共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项、北京市自然科学基金项目等多项资金的资助。 

 

另外,真菌是微生物组研究领域的洼地;据估计地球上真菌约有220万~330万种,但目前已被人类鉴定的真菌数量<10%,特别是人体肠道,海洋生态系统中有大量未知真菌资源待被挖掘。二代高通量测序技术虽极大提高了我们对真菌的认知,但是其短读长(<500bp)提供的分类学和系统发育信息有限,同时ITS1和ITS2区域独立作为真菌鉴定barcode具有偏好性,例如ITS1区更偏好担子菌门,ITS2区更偏好子囊菌门。因此需要包含更多进化信息的长读长片段作为barcode提高复杂样本中真菌鉴定的分辨率。

 

王军研究组近期在Molecular Ecology文章链接为:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.16534上发表 “Nanopore Sequencing of Full rRNA Operon Improves Resolution in Mycobiome Analysis and Reveals High Diversity in Both Human Gut and Environments” 的研究文章。他们通过筛选通用引物扩增全长rRNA操纵子(~5.5kb)作为真菌鉴定的长barcode,并建立涵盖1116种真菌的FRODO (Fungal rRNA Operon Database for ONT-sequences) 数据库。利用三代测序平台,建立了实现真菌全长rRNA操纵子测序的生信分析流程。该研究是目前针对真菌长barcode鉴定非常系统的研究,能够在复杂样本中实现对真菌的物种水平的准确鉴定,同时有效减少了对真菌鉴定过程中的偏好性,并有利于实现在更高分类水平上对真菌物种新分类地位的挖掘和研究。


 

图2 真菌FRODO (Fungal rRNA Operon Database for ONT-sequences) 数据库的系统发育

 

中国科学院微生物研究所病原免疫重点实验室博士生鲁晶晶和硕士生张旭东为第一作者,中国科学院微生物研究所王军研究员、蔡磊研究员和陈亮助理研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项的资助。

 

这两项研究是王军研究员课题组利用三代Nanopore测序技术解析肠道病毒组(Cao et al., Medicine in Microecology, 2020, 4:100012; Cao et al. Gut Microbes, 2021, 13, )和靶向RNA检测病原微生物(Zhao et al., Advanced Science, 2021, 8, 2102593)之后,在利用三代Nanopore测序技术探索肠道微生物研究领域取得的最新进展。

Copyright © 2018 武汉贝纳科技有限公司 . All Rights Reserved. Designed by 鄂ICP备2021008976号-2技术支持:中网维优