មេតានិក
ហ្សែនបាក់តេរីដែលបិទជិតទាំងស្រុងពីមីក្រូជីវសាស្រ្តដោយប្រើលំដាប់ណាណូ
ណាណូប៉ឺ ស៊ែរ |Metagenomics |MAGs |ការរីករាលដាលនៃហ្សែនបាក់តេរី |មីក្រូជីវសាស្ត្រពោះវៀន
រំលេច
1. វិធីសាស្រ្តប្រលោមលោកដើម្បីទាញយកបំណែកវែងនៃ DNA ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងការសិក្សានេះដែលសម្រេចបាននូវការទាញយកមីក្រូក្រាមនៃ HMW DNA ដែលសមរម្យសម្រាប់ការអានជាលំដាប់ពី 300 mg នៃលាមក។
2. លំហូរការងារការជួបប្រជុំគ្នា ក្រឡឹង ត្រូវបានណែនាំនៅក្នុងការសិក្សានេះ ដែល MAGs ត្រូវបានប្រមូលផ្តុំដោយការអានវែង និងកែតម្រូវដោយការអានខ្លី។
3.Lathe ត្រូវបានវាយតម្លៃដោយការលាយចំរុះ។បាក់តេរី 7 ក្នុងចំណោម 12 ត្រូវបានប្រមូលផ្តុំដោយជោគជ័យទៅជា contigs តែមួយ ហើយ 3 ត្រូវបានប្រមូលផ្តុំទៅជា contigs បួន ឬតិចជាងនេះ។
4.Lathe ត្រូវបានអនុវត្តបន្ថែមទៀតចំពោះសំណាកលាមក ដែលបង្កើតហ្សែនរាងជារង្វង់ចំនួន 20 រួមទាំង Prevotella copri និងបេក្ខជន Cibiobacter sp ។ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាសម្បូរទៅដោយធាតុហ្សែនចល័ត។
សមិទ្ធិផលចម្បង
ពិធីការស្រង់ចេញសម្រាប់ HWM DNA
ការសិក្សាស្រាវជ្រាវមេតាណូមិកពោះវៀនដែលមានមូលដ្ឋានលើលំដាប់លំដោយបានអានជាយូរមកហើយត្រូវបានទទួលរងពីភាពរឹងក្នុងការទាញយក DNA ដែលមានទម្ងន់ម៉ូលេគុលខ្ពស់ (HMW) ពីលាមក។នៅក្នុងការសិក្សានេះ ពិធីការស្រង់ចេញដោយផ្អែកលើអង់ស៊ីមត្រូវបានណែនាំ ដើម្បីជៀសវាងការកាត់យ៉ាងទូលំទូលាយដោយការវាយដំនៅក្នុងវិធីប្រពៃណី។ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម គំរូត្រូវបានព្យាបាលដំបូងដោយស្រាក្រឡុកនៃអង់ស៊ីម រួមទាំង lytic enzyme, MetaPolyzyme ជាដើម ដើម្បីបំផ្លាញជញ្ជាំងកោសិកា។DNA ដែលត្រូវបានបញ្ចេញត្រូវបានស្រង់ចេញដោយប្រព័ន្ធ Phenol-chloroform បន្ទាប់មកដោយការរំលាយអាហារ Proteinase K និង RNase A ការបន្សុតតាមជួរឈរ និងការជ្រើសរើសទំហំ SPRI ។វិធីសាស្រ្តនេះបានគ្រប់គ្រងទិន្នផលមីក្រូក្រាមនៃ HMW DNA ពីលាមក 300 ម៉ែត្រ ដែលបំពេញតម្រូវការលំដាប់លំដោយដែលបានអានជាយូរមកហើយទាំងគុណភាព និងបរិមាណ។
រូបភាពទី 1. គ្រោងការណ៍ទាញយក HWM DNA
គ្រោងការណ៍លំហូរនៃក្រឡឹង
ដូចដែលបានពិពណ៌នានៅក្នុងរូបភាពខាងក្រោម ក្រឡឹងមានដំណើរការដែលមានស្រាប់នៃដំណើរការហៅដើមមូលដ្ឋានដោយប្រើ Guppy ។ការជួបប្រជុំគ្នាដែលអានយូរពីរត្រូវបានផលិតដោយ Flye និង Canu ដាច់ដោយឡែកពីគ្នាដោយការរកឃើញ និងការដកយកចេញមិនត្រឹមត្រូវ។អនុសភាទាំងពីរត្រូវបានបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឹងការបញ្ចូលរហ័ស។នៅពេលបញ្ចូលគ្នា ការជួបប្រជុំគ្នាធំនៅកម្រិត megabase បន្ទាប់មកត្រូវបានពិនិត្យសម្រាប់ការផ្សព្វផ្សាយ។ជាបន្តបន្ទាប់ ការកែលម្អការឯកភាពលើសន្និបាតទាំងនេះត្រូវបានដំណើរការជាមួយនឹងការអានខ្លីៗ។ហ្សែនបាក់តេរីដែលបានជួបប្រជុំគ្នាចុងក្រោយត្រូវបានដំណើរការសម្រាប់ការរកឃើញ និងការដកយកចេញមិនត្រឹមត្រូវចុងក្រោយ។
រូបភាពទី 2. គ្រោងការណ៍លំហូរនៃការដំឡើងក្រឡឹង
ការវាយតម្លៃនៃក្រឡឹងជាមួយនឹងល្បាយបាក់តេរី
ល្បាយប្រភេទស្តង់ដារ ATCC 12 ដែលមានទាំងបាក់តេរី Gram-positive និង Gram-negative ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់ដើម្បីវាយតម្លៃដំណើរការនៃវេទិកាលំដាប់ nanopore និងក្រឡឹងនៅក្នុងការជួបប្រជុំ MAG ។ទិន្នន័យសរុប 30.3 Gb ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ nanopore platform ដែលមាន N50 នៃ 5.9 kb ។ក្រឡឹងបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវការដំឡើង N50 ដល់ 1.6 ទៅ 4 ដងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ដំឡើងដែលអានយូរផ្សេងទៀត និង 2 ទៅ 9 ដងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ដំឡើងកូនកាត់។ក្នុងចំណោមហ្សែនបាក់តេរីចំនួន 12 ប្រភេទ 7 ត្រូវបានប្រមូលផ្តុំគ្នាជាក្រុមតែមួយ (រូបភាពទី 3. Circos ដែលមានចំណុចខ្មៅ)។បីបន្ថែមទៀតត្រូវបានប្រមូលផ្តុំទៅជា contigs បួនឬតិចជាងនេះដែលក្នុងនោះការជួបប្រជុំគ្នាមិនពេញលេញបំផុតមាន 83% នៃហ្សែននៅក្នុង contig តែមួយ។
រូបភាពទី 3. ការប្រមូលផ្តុំហ្សែននៅក្នុងល្បាយបាក់តេរី 12 ប្រភេទដែលបានកំណត់
ការអនុវត្តក្រឡឹងក្នុងគំរូលាមក
វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានអនុវត្តបន្ថែមទៀតចំពោះសំណាកលាមករបស់មនុស្ស ដើម្បីប្រៀបធៀបការកំណត់អត្តសញ្ញាណសារពាង្គកាយ និងភាពជាប់គ្នានៃការប្រមូលផ្តុំទៅនឹងវិធីសាស្ត្រដែលមានស្រាប់ អានពពក និងការវិភាគផ្អែកលើការអានខ្លី។ពីសំណាកទាំងបីដែលពាក់ព័ន្ធ ការស្រង់ចេញដោយផ្អែកលើអង់ស៊ីមថ្មីបានផ្តល់ទិន្នផលយ៉ាងតិច 1 μg ក្នុង 300 mg នៃម៉ាស់បញ្ចូល។លំដាប់ Nanopore នៃ HMW DNA ទាំងនេះបានបង្កើតការអានវែងជាមួយ N50 នៃ 4.7 kb, 3.0kb និង 3.0kb រៀងគ្នា។គួរកត់សម្គាល់ថាវិធីសាស្ត្របច្ចុប្បន្នបានបង្ហាញពីសក្តានុពលដ៏អស្ចារ្យក្នុងការរកឃើញអតិសុខុមប្រាណបើប្រៀបធៀបទៅនឹងវិធីសាស្ត្រដែលមានស្រាប់។ភាពចម្រុះអាល់ហ្វាកម្រិតប្រភេទសត្វដែលខ្ពស់ជាងនេះត្រូវបានបង្ហាញនៅទីនេះបើប្រៀបធៀបទៅនឹងការអានខ្លី និងអានពពក។លើសពីនេះទៅទៀត គ្រប់ជំនាន់ទាំងអស់ពីការវិភាគខ្លីៗ សូម្បីតែសារពាង្គកាយ Gram-positive ដែលធន់ទ្រាំនឹង លីហ្សីស ត្រូវបានគេរកឃើញវិញដោយវិធីសាស្ត្រនេះ។
រូបភាពទី 4. ភាពចម្រុះនៃអាល់ហ្វា និងសមាសធាតុពន្ធដារដែលកំណត់ដោយវិធីសាស្ត្រណាណូប៉ឺ អានខ្លី និងអានពពក
ម៉ាស៊ីនក្រឡឹងផ្តល់ទិន្នផល N50 ទាំងមូលយូរជាងការភ្ជាប់ពពកដែលអានខ្លី និងអាន ទោះបីមានការបញ្ចូលទិន្នន័យឆៅតិចជាង 3 ទៅ 6 ដងក៏ដោយ។ពង្សាវតារហ្សែនត្រូវបានផលិតដោយ contig binning ដែលក្នុងនោះសេចក្តីព្រាងត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ទៅជា "គុណភាពខ្ពស់" ឬ "ផ្នែក" ដោយផ្អែកលើភាពពេញលេញ ការចម្លងរោគ ហ្សែនស្នូលតែមួយ។ ដើម្បីអានខ្លី និងអានពពក។
រូបភាពទី 5. ភាពជាប់គ្នានៃការជួបប្រជុំគ្នានៃសរីរាង្គនីមួយៗនៃវិធីសាស្ត្រនីមួយៗ
ជាងនេះទៅទៀត វិធីសាស្រ្តនៃការជួបប្រជុំគ្នានាពេលបច្ចុប្បន្នគឺអាចផ្តល់ទិន្នផលហ្សែនដែលបិទជិត។នៅក្នុងសំណាកលាមក ហ្សែនតែមួយដែលមានគុណភាពខ្ពស់ចំនួនប្រាំបីត្រូវបានផ្គុំឡើង ហើយ 5 ក្នុងចំណោមទាំងនេះដែលសម្រេចបាននូវរង្វង់ percise ។វិធីសាស្រ្តអានវែងក៏បានបង្ហាញពីសមត្ថភាពគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ក្នុងការដោះស្រាយធាតុដដែលៗនៅក្នុងហ្សែន។រាងជារង្វង់P. copriហ្សែនត្រូវបានបង្កើតដោយវិធីសាស្រ្តនេះ ដែលត្រូវបានគេដឹងថាមានកម្រិតខ្ពស់នៃពាក្យដដែលៗតាមលំដាប់។ការជួបប្រជុំគ្នាដ៏ល្អបំផុតនៃហ្សែននេះដោយការអានខ្លីៗ និងអានពពកមិនដែលលើសពី N50 នៃ 130 kb ទោះបីជាមានជម្រៅគ្របដណ្តប់ 4800X ក៏ដោយ។ធាតុលេខចម្លងខ្ពស់ទាំងនេះត្រូវបានដោះស្រាយយ៉ាងពេញលេញដោយវិធីសាស្រ្តអានវែង ដែលជារឿយៗត្រូវបានរកឃើញនៅចំណុចបំបែកនៃការជួបប្រជុំគ្នាដែលអានខ្លី ឬអានពពក។ហ្សែនបិទមួយផ្សេងទៀតត្រូវបានគេរាយការណ៍នៅក្នុងការសិក្សានេះ ដែលត្រូវបានគេជឿថាជាសមាជិកនៃអ្វីដែលបានពិពណ៌នានាពេលថ្មីៗនេះស៊ីប៊ីអូបាក់តេរីclade ។putative phage ចំនួនប្រាំត្រូវបានកំណត់នៅក្នុងការជួបប្រជុំគ្នាបិទនេះដែលមានចាប់ពី 8.5 ដល់ 65.9 kb ។
រូបភាពទី 6. ដ្យាក្រាម Circos នៃហ្សែនបិទជិតនៃ P.copri និង Cibiobacter sp ។
ឯកសារយោង
Moss, EL, Maghini, DG, & Bhatt, AS (2020) ។ហ្សែនបាក់តេរីដែលបិទជិតទាំងស្រុងពីមីក្រូជីវសាស្រ្តដោយប្រើលំដាប់ណាណូ។ជីវបច្ចេកវិទ្យាធម្មជាតិ,38(6), 701-707 ។
បច្ចេកវិជ្ជា និងចំណុចសំខាន់ៗ មានគោលបំណងចែករំលែកកម្មវិធីដែលទទួលបានជោគជ័យថ្មីៗបំផុតនៃបច្ចេកវិជ្ជាតម្រៀបតាមលំដាប់លំដោយខ្ពស់ផ្សេងៗគ្នានៅក្នុងសង្វៀនស្រាវជ្រាវផ្សេងៗ ព្រមទាំងគំនិតល្អៗក្នុងការរចនាពិសោធន៍ និងការរុករកទិន្នន័យ។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ មករា-០៧-២០២២