Complete reconstruction of the microbiome information using single molecule DNA sequencers

使用单分子 DNA 测序仪完整重建微生物组信息

• 批准号: 18J13422
• 负责人: 鈴木 慶彦
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13422/
• 关键词: ゲノムアセンブリ; メタゲノム; 細菌叢; プラスミド; ファージ; 反復配列; 一分子DNAシーケンサー; セントロメア

ヒト腸内細菌叢DNAを一分子DNAシーケンサーにより解読する研究を引き続き行い、その成果をまとめた論文を細菌叢分野のトップジャーナルであるMicrobiome誌に出版した。この研究では、既存研究を大きく超える規模で細菌叢から「広く深く長く」DNAを読み取り、特に近年大きな注目を浴びているプラスミドやバクテリオファージといった染色体外可動遺伝因子の網羅的な全長配列決定を実現した。論文中ではこれらの全長配列を用いて、世界中の腸内細菌叢サンプルとの定量比較機能解析を行った。さらに、一分子DNAシーケンサーから付加的に得られるDNAメチル化状態の情報などを利用し、これらの可動因子の宿主細菌の推定もしている。細菌叢から細菌ゲノムに加えてモバイロームおよびメチロームを網羅的に決定できるという一分子DNAシーケンサーの有用性が本研究で示され、将来的に応用研究の幅が広がると期待される。また、上述の研究を通じてより一般の反復配列アセンブリ問題へと関心を移し、本研究費を活用して滞在したドイツのマックス・プランク研究所のEugene Myers博士との共同研究の論文が現在Genome Research誌で査読中である。この研究では反復配列のゲノムアセンブリという未解決問題に対する新しい方法論を提示し、実際にショウジョウバエのヘテロクロマチン領域に存在する縦列反復配列を既存ソフトウエアよりも高精度に決定できることを示した。今後は縦列反復配列を細菌叢メタゲノムを含めた任意の反復配列に一般化して、完全なゲノムアセンブリの実現を目指す。

我们继续进行研究，使用单分子DNA Sequencer解密人类肠道微生物群DNA，并发表了一篇论文，总结了微生物组的结果，这是微生物群领域的顶级期刊。这项研究以超过现有研究的规模读取了来自菌群的DNA，“宽，深，长”，并获得了近年来引起了很多关注的质粒和噬菌体等全面的全长测序，例如质粒和噬菌体。在本文中，这些全长序列用于与来自世界各地的肠菌群样品进行定量比较功能分析。此外，还使用有关单分子DNA测序仪获得的DNA甲基化状态的信息来估计这些移动因子的宿主细菌。这项研究证明了单个分子DNA测序仪的有用性，该测序仪可以全面确定细菌基因组以及细菌菌群中的移动和甲基化合体，并有望在将来扩大应用研究的范围。此外，与德国马克斯·普朗克研究所的尤金·迈尔斯（Eugene Myers）博士有关的联合研究项目的论文，他通过上述研究将自己的兴趣转移到更通用的重复序列组装问题上，并利用这些资金用于花费这项研究，目前正在杂种基因组研究中进行同行评审。这项研究为重复序列基因组组装的未解决问题提出了一种新方法，表明果蝇的异染色质区域中实际上存在串联重复序列，可以比现有软件更高的精度确定。将来，我们旨在将串联重复序列推广到包括细菌菌群元基因组学在内的任何重复序列，以实现完整的基因组组件。

项目成果

Long-read metagenomic exploration of extrachromosomal mobile genetic elements in the human gut

• DOI: 10.1186/s40168-019-0737-z
• 发表时间: 2019-08
• 期刊: Microbiome
• 影响因子: 15.5
• 作者: Yoshihiko Suzuki;Suguru Nishijima;Y. Furuta;J. Yoshimura;W. Suda;K. Oshima;M. Hattori;S. Morishita

MPI-CBG/Center for Systems Biology Dresden(ドイツ)

MPI-CBG/德累斯顿系统生物学中心（德国）

ロングリードのゲノムアセンブリ技術と腸内細菌叢解析

长读长基因组组装技术和肠道微生物群分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Suzuki Yoshihiko;Nishijima Suguru;Furuta Yoshikazu;Yoshimura Jun;Suda Wataru;Oshima Kenshiro;Hattori Masahira;Morishita Shinichi;鈴木慶彦
• 通讯作者: 鈴木慶彦