Microbiome Metagenomics

Genel Bakış

Metagenomics DNA doğrudan bakteri, arkeologlar, virüsler ve diğer organizmalar içeren topluluklardan çıkarılmıştır. Amplicon anket profili seçilmiş işaret genleri, ancak atışcı metagenomics tam karışımları sıralar. Elde edilen veriler, her organizmanın kültüre ihtiyacı olmadan mikrobiyal sular arasındaki vergionomik kompozisyonu, metabolik potansiyel ve varyasyonu tahmin edebilir.

Teknik temeller

Shotgun metagenomic, genomlardan oldukça eşit derecede eşitsiz bolluğa kaynaklanmış ve vergi ile paylaşılan tekrarlanan elementleri içerebilir. Assembly algoritmaları, çakış veya de Bruijn grafikler aracılığıyla okur, ancak dönüşüm varyasyonu, montajları veya ilgili dizileri parçalayabilir. Binning, örnek ve bağlantı bilgilerini grupla birlikte genomlara uygular. Tamamlama ve kirlenme beklenen işaretleyici genlerden tahmin edilir, ancak bu ölçümler lineage varsayımlarına bağlıdır. Fonksiyonel bir annotasyon, proteinlerin tedavi edilmiş aileler ve yol yolları ile ilgili tahmin edilenleri karşılaştırır; birçok gen varsayımsal kalır ve yatay transfer bir organizmaya bir işlevin atamasını zorlar.

Nasıl çalışır

Sequencing okumaları kaliteli kontrol edilir, ev sahibi konteynasyon için ekranlanır ve ya da daha uzun kontigs'e bağlanır. Genler tahmin edilir ve bir not edilir, kontigs metajenome-kuruluşsal genomlara karışabilir ve bol miktarda örneklerde tahmin edilir. İstatistiksel modeller daha sonra topluluk çevresel koşullar veya klinik phenotypes ile ilgilidir.

Ölçme ve Araştırma Yöntemleri

Çalışma tasarımı, ayrım yapmadan önce başlar. Replicated sample, blanks, pozitif kontroller ve rastgeleksiyon kirliliğinin kirlenme ve toplu yapıyı ortaya çıkarır. Quantitative lag-ins, akış cytometri veya PCR yaklaşık mutlak yük ile göreceli bolluğu tamamlayabilir. İşaretli genler veya k-merlere dayanan vergiler referans bağımlılığı ve çözümünde farklıdır. Diferansiyel-abüpsiyon yöntemleri kompozisyonal veriler, aşırı sıfırlar ve birden fazla test için dikkate almalıdır. Metatranscriptomics, metaproteomics ve metabolomics aktivite kanıtları, stabil-isotope olasılık ve yetiştirme bir hücre ve substrat deneysel olarak bir şekilde bağlanabilir.

Anahtar fikirler

• Relative bol, bir vergi biriminin mutlak sayısı sabit kalırken bile değişebilir.
• Tanık bir gen potansiyel işlevi gösterir, mutlaka ifade veya biyokimyasal aktivite değildir.
• Ekstra kimya, depolama, sequencing derinlik ve referans veritabanı gözlemlenen topluluğu şekillendirir.

Mevcut araştırma sınırları

Sınırlar, çözülmemiş genomlar, plazminler, filizler ve uzaysal etkileşimleri uzun süredir tartışılmakta. Uzun okumalar montaj ve mobil uygulama bağlantılarını geliştirir, ancak daha yüksek hata veya DNA-input gereksinimleri dikkate alınmalıdır. Makine öğrenme modelleri, toplum verilerinden phenotype tahmin eder, ancak coğrafi, diyet ve teknik konfounding sınır transferini sınırlayabilir. Tedavi mikrobiyom manipülasyonu, transfer direnç veya virülans genleri için tanımlanmış mekanizmaları, üretim kontrollerini ve gözetimi talep eder. Ecolojik modeller şimdi kolonizasyon direncini, kaynak rekabeti ve esnekliki rahatsızlıktan sonra inceler. Merkezi bir meydan okuma, ev ve ortamlarda geçerli olan zararlı causal etkileri geri almak için tanımlayıcı bir ilişkiden hareket eder.

Neden önemli?

Metagenomics, biyolojik çeşitliliği teşvik eder ve insan sağlığı, tarım, okyanuslar, topraklar ve biyokimyasal çevrimler çalışmalarını destekler. Direniş genlerini, yeniden inşa yollarını ve hedeflenmiş yetiştirme veya fonksiyonel deneyleri tanımlayabilir.

Limitler ve açık sorular

Contamination, eksik veritabanı ve kompozisyonal istatistikler yanıltıcı dernekler üretebilir. Host-linked microbiome verileri gizlilik endişelerini yükseltir ve causal iddialar genellikle uzun süreli, mekaniksel veya müdahale kanıtlarını bir kesitsel anketin ötesinde gerektirir.