METAGENOMICS
නැනෝපෝර අනුපිළිවෙල භාවිතා කරමින් ක්ෂුද්‍රජීවීන්ගෙන් සම්පූර්ණ, සංවෘත බැක්ටීරියා ජෙනෝම
නැනෝපෝර් අනුපිළිවෙල |Metagenomics |MAGs |බැක්ටීරියා ජාන චක්රලේඛනය |බඩවැල් ක්ෂුද්ර ජීවීන්
ඉස්මතු කිරීම්
1.මෙම අධ්‍යයනයේ දී DNA වල දිගු කොටස් නිස්සාරණය කිරීමේ නව ක්‍රමයක් ඉදිරිපත් කරන ලද අතර, එය 300 mg මළපහ වලින් දිගු-කියවන අනුපිළිවෙල සඳහා සුදුසු පිරිසිදු, HMW DNA මයික්‍රොග්‍රෑම් නිස්සාරණය කර ගන්නා ලදී.
2.මෙම අධ්‍යයනයේදී එකලස් කිරීමේ කාර්ය ප්‍රවාහයක්, Lathe හඳුන්වා දෙන ලදී, එහිදී MAG දිගු කියවීම් මගින් එකලස් කර කෙටි කියවීම් මගින් නිවැරදි කරන ලදී.
3. පට්ටල ව්යාජ මිශ්‍රණය මගින් ඇගයීමට ලක් කරන ලදී.බැක්ටීරියා 12 න් 7 ක් සාර්ථකව තනි කොන්ටිග්ස් බවටත් 3 ක් කොන්ටිග්ස් හතරකට හෝ ඊට අඩු ගණනකටත් එකලස් කරන ලදී.
4.Prevotella copri සහ අපේක්ෂක Cibiobacter sp ඇතුළුව වෘත්තාකාර ජෙනෝම 20ක් ජනනය කරන ලද මල සාම්පල සඳහා පට්ටල තවදුරටත් යොදන ලදී., ජංගම ජානමය මූලද්‍රව්‍ය වලින් පොහොසත් ලෙස ප්‍රසිද්ධ විය.
ප්රධාන ජයග්රහණය
HWM DNA සඳහා නිස්සාරණ ප්‍රොටෝකෝලය
දිගු-කියවන අනුපිළිවෙල පදනම් වූ බඩවැල් මෙටජෙනොමික් අධ්‍යයනයන් දිගු කලක් තිස්සේ මලපහ වලින් ඉහළ අණුක බර (HMW) DNA නිස්සාරණය කිරීමේ දැඩි බවින් පීඩා විඳිති.මෙම අධ්‍යයනයේ දී, සාම්ප්‍රදායික ක්‍රමවල පබළු පහර දීමෙන් විස්තීර්ණ කැපීම වළක්වා ගැනීම සඳහා එන්සයිම මත පදනම් වූ නිස්සාරණ ප්‍රොටෝකෝලයක් හඳුන්වා දෙන ලදී.පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, සාම්පල ප්‍රථමයෙන් සෛල බිත්ති හායනය කිරීම සඳහා ලයිටික් එන්සයිම, මෙටාපොලිසයිම් යනාදිය ඇතුළු එන්සයිම කොක්ටේල් සමඟ ප්‍රතිකාර කරන ලදී.නිකුත් කරන ලද DNA Phenol-chloroform පද්ධතිය මගින් නිස්සාරණය කරන ලදී, පසුව Proteinase K සහ RNase A ජීර්ණය, තීරු මත පදනම් වූ පිරිසිදු කිරීම සහ SPRI ප්‍රමාණය තෝරා ගැනීම.මෙම ක්රමය මඟින් 300 m මළපහකින් HMW DNA මයික්‍රොග්‍රෑම් ලබා ගැනීමට සමත් වූ අතර, එය ගුණාත්මකභාවය සහ ප්‍රමාණය යන දෙඅංශයෙන්ම දිගු-කියවන අනුක්‍රමික අවශ්‍යතා සපුරාලයි.
රූපය 1. HWM DNA නිස්සාරණ යෝජනා ක්රමය
පට්ටලයේ යෝජනා ක්රමය ප්රවාහය
පහත රූපයේ විස්තර කර ඇති පරිදි, Lathe හි ගප්පි භාවිතා කරමින් පවතින අමු මූලික ඇමතුම් ක්‍රියාවලිය අඩංගු වේ.දිගු-කියවන එකලස් කිරීම් දෙකක් පසුව ෆ්ලයි සහ කැනු විසින් වෙන වෙනම නිෂ්පාදනය කරනු ලබන අතර පසුව වැරදි ලෙස එකලස් කිරීම හඳුනාගෙන ඉවත් කරනු ලැබේ.උප එකලස් කිරීම් දෙක ඉක්මන් ඒකාබද්ධ කිරීම සමඟ ඒකාබද්ධ වේ.ඒකාබද්ධ වූ පසු, මෙගාබේස් මට්ටමේ විශාල එකලස් කිරීම් චක්රලේඛනය සඳහා පරීක්ෂා කරනු ලැබේ.පසුව, මෙම එක්රැස්වීම් පිළිබඳ සම්මුති ශෝධනය කෙටි කියවීම් සමඟ සකසනු ලැබේ.අවසාන එකලස් කරන ලද බැක්ටීරියා ජෙනෝම අවසාන වැරදි එකලස් කිරීම හඳුනා ගැනීම සහ ඉවත් කිරීම සඳහා සකසනු ලැබේ.
රූපය 2. Lathe එකලස් කිරීමේ යෝජනා ක්රමය ප්රවාහය
ව්යාජ බැක්ටීරියා මිශ්රණයක් සහිත පට්ටල ඇගයීම
MAG එකලස් කිරීමේදී නැනෝපෝර් අනුක්‍රමික වේදිකාවේ සහ Lathe වල ක්‍රියාකාරීත්වය ඇගයීම සඳහා ග්‍රෑම්-ධනාත්මක සහ ග්‍රෑම්-ඍණ බැක්ටීරියා යන දෙකින්ම සමන්විත සම්මත ATCC 12-විශේෂ මිශ්රණයක් භාවිතා කරන ලදී.5.9 kb N50 සමඟ නැනෝපෝර් වේදිකාව මගින් මුළු 30.3 Gb දත්ත ජනනය කරන ලදී.අනෙකුත් දිගු-කියවන එකලස් කිරීමේ මෙවලම් හා සසඳන විට පට්ටල N50 සිට 1.6 සිට 4 ගුණයකින් වැඩි දියුණු කළ අතර දෙමුහුන් එකලස් කිරීමේ මෙවලම් සමඟ සසඳන විට 2 සිට 9 ගුණයකින් වැඩි විය.බැක්ටීරියා ජෙනෝම 12 න්, හතක් තනි කොන්ටිග්ස් වලට එකලස් කර ඇත (රූපය 3. කළු තිත් සහිත සර්කෝස්).තවත් තුනක් contigs හතරකට හෝ ඊට අඩු ගණනකට එක්රැස් කරන ලද අතර, වඩාත්ම අසම්පූර්ණ එකලස්කිරීමේ එක් contig එකක 83% ජෙනෝමය අඩංගු විය.
රූපය 3. නිර්වචනය කරන ලද විශේෂ 12 බැක්ටීරියා මිශ්‍රණයක ජෙනෝම එකලස් කිරීම්
මල සාම්පලවල පට්ටල යෙදීම
ජීවියා හඳුනාගැනීම සහ එකලස්කිරීම් පවතින ක්‍රම, කියවීම-වලාකුළු සහ කෙටි-කියවන පදනම් විශ්ලේෂණය සමඟ සංසන්දනය කිරීම සඳහා මෙම ක්රමය තවදුරටත් මිනිස් මළ සාම්පල සඳහා යොදන ලදී.සම්බන්ධ වූ සාම්පල තුනෙන්, නව එන්සයිම පදනම් කරගත් නිස්සාරණය ආදාන ස්කන්ධය 300 mg ට අවම වශයෙන් 1 μg ලබා දුන්නේය.මෙම HMW DNA වල නැනෝපෝර් අනුපිළිවෙලින් පිළිවෙළින් 4.7 kb, 3.0kb සහ 3.0kb N50 සමඟ දිගු කියවීම් ජනනය විය.සැලකිය යුතු ලෙස, පවතින ක්‍රමවලට සාපේක්ෂව ක්ෂුද්‍රජීවී හඳුනාගැනීමේ විශාල හැකියාවක් වත්මන් ක්රමය පෙන්නුම් කරයි.කෙටි-කියවීම සහ කියවීම-වලාකුළ සමඟ සසඳන විට සාපේක්ෂව ඉහළ විශේෂ මට්ටමේ ඇල්ෆා විවිධත්වය මෙහි පෙන්වා ඇත.එපමනක් නොව, කෙටි-කියවන විශ්ලේෂණ වලින් සියලුම ප්‍රවර්ග, සාමාන්‍යයෙන් ලයිසිස්-ප්‍රතිරෝධී ග්‍රෑම්-ධනාත්මක ජීවීන් පවා මෙම ක්රමය මගින් ප්‍රතිසාධනය කරන ලදී.
රූපය 4. ඇල්ෆා විවිධත්වය සහ වර්ගීකරණ සංරචක නැනෝපෝර් විසින් තීරණය කරනු ලැබේ, කෙටි-කියවීම සහ කියවීම-වලාකුළු ක්‍රම
අමු දත්තවල තුන්-හය ගුණයක අඩු ආදානයක් තිබියදීත්, පට්ටල කෙටි-කියවීම සහ කියවීම-වලාකුළු එකලස් කිරීමට වඩා දිගු සම්පූර්ණ-එකලස් N50 ලබා දුන්නේය.කෙටුම්පත් ජෙනෝම නිපදවන ලද්දේ contig binning මගින් වන අතර, එහි කෙටුම්පත් සම්පූර්ණත්වය, දූෂණය, තනි-පිටපත් හර ජාන යනාදිය මත පදනම්ව "උසස්-ගුණාත්මක" හෝ "අර්ධ" ලෙස වර්ගීකරණය කරන ලදී. දිගු-කියවන එකලස් කිරීම සාපේක්ෂව අඩු පිරිවැයකින් ඉතා ඉහළ සමීපතාවයක් පෙන්නුම් කරයි. කෙටි කියවීමට සහ කියවීමට-වලාකුළු වෙත.
රූප සටහන 5. එක් එක් ක්‍රමයේ එක් ජීවියෙකුගේ එකලස් කිරීමේ සංගතය
තවද, වර්තමාන එකලස් කිරීමේ ප්‍රවේශය සංවෘත, වෘත්තාකාර ජෙනෝම ලබා දීමට සමත් වේ.මල සාම්පලවල, උසස් තත්ත්වයේ, තනි-කොන්ටිග් ජෙනෝම අටක් එකලස් කරන ලද අතර ඉන් පහක් පර්සයිස් චක්රලේඛනය ලබා ගත්හ.දිගු-කියවන ප්‍රවේශය ජෙනෝමවල පුනරාවර්තන මූලද්‍රව්‍ය නිරාකරණය කිරීමේ ආකර්ෂණීය හැකියාව ද පෙන්නුම් කරයි.චක්රලේඛනය කර ඇතP. copriජෙනෝමය උත්පාදනය කරන ලද්දේ මෙම ප්‍රවේශය මගිනි, එහි ඉහළ මට්ටමේ අනුක්‍රමික පුනරාවර්තන අඩංගු බව දන්නා කරුණකි.4800X ක ආවරණ ගැඹුරකින් වුවද, කෙටි-කියවීම සහ කියවීම-වලාකුළු මගින් මෙම ජෙනෝමයේ හොඳම එකලස් කිරීම කිසි විටෙකත් 130 kb N50 නොඉක්මවිය.මෙම ඉහළ පිටපත් සංඛ්‍යා මූලද්‍රව්‍ය දිගු-කියවන ප්‍රවේශය මගින් සම්පුර්ණයෙන්ම විසඳා ඇති අතර, එය බොහෝ විට කෙටි කියවීම් හෝ කියවීම්-වලාකුළු එකලස්කිරීම් වල බිඳෙන ස්ථානවල දක්නට ලැබේ.මෙම අධ්‍යයනයේ තවත් සංවෘත ජෙනෝමයක් වාර්තා වූ අතර එය මෑතකදී විස්තර කරන ලද සාමාජිකයෙකු යැයි විශ්වාස කෙරේසිබියෝබැක්ටර්ක්ලේඩ්.මෙම සංවෘත එකලස් කිරීමේදී 8.5 සිට 65.9 kb දක්වා පරාසයක පැතිරුණු ෆේජ් පහක් හඳුනා ගන්නා ලදී.
රූපය 6. P.copri සහ Cibiobacter sp හි සංවෘත ජෙනෝමවල Circos රූප සටහන.
යොමුව
Moss, EL, Maghini, DG, & Bhatt, AS (2020).නැනෝපෝර අනුපිළිවෙල භාවිතා කරමින් ක්ෂුද්‍රජීවීන්ගෙන් සම්පූර්ණ, සංවෘත බැක්ටීරියා ජෙනෝම.ස්වභාවික ජෛව තාක්ෂණය,38(6), 701-707.
තාක්ෂණය සහ විශේෂ අවස්ථා විවිධ පර්යේෂණ ක්ෂේත්‍රවල විවිධ අධි-ක්‍රියාකාරී අනුක්‍රමික තාක්ෂණයන් මෙන්ම පර්යේෂණාත්මක සැලසුම් සහ දත්ත කැණීම්වල දීප්තිමත් අදහස් බෙදාහදා ගැනීම අරමුණු කරයි.
පසු කාලය: ජනවාරි-07-2022