Metapangenomics of the Oral Microbiome
口腔微生物组的宏基因组学
基本信息
- 批准号:10651901
- 负责人:
- 金额:$ 59.68万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-07-01 至 2026-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressBacteriaBiotechnologyCandidate Disease GeneCommunitiesComplexDataDatabasesDental PlaqueDiseaseEcosystemGeneral PractitionersGenesGeneticGenomeGenomicsGoalsHabitatsHealthHumanHuman MicrobiomeIndividualKnowledgeMapsMetagenomicsMicrobeMolecularMouth DiseasesOralOral cavityOrganismPathogenesisPopulationPrevalencePreventiveResearchResearch PersonnelResourcesRoleSalivaSamplingSiteSourceSpecialistSpecificityTestingTherapeuticTongueTooth structureTropismVisualizationbioinformatics toolcandidate identificationfollow-uphuman dataimprovedin vitro Modelinsightknowledge basemicrobialmicrobial genomemicrobiomemicrobiome researchoral microbiomepan-genomepublic databasewhole genome
项目摘要
Project Summary/Abstract
The oral microbiome is a complex multispecies ecosystem. Deciphering the interactions of microbes with each
other and their host habitats is essential for understanding the oral microbiome's role in health and disease and
for developing preventive and therapeutic strategies. To successfully modulate the microbiome we need to
understand the genomic drivers of bacterial site tropisms and community membership. Much of the molecular
data needed to address these fundamental questions already exists in publicly available databases, but has not
been analyzed within an ecologic framework using appropriate bioinformatic tools and in sufficient depth. While
genome information exists for most bacterial species in the mouth, there has been no systematic analysis of
what genes are core or accessory for the major species – information critical for assessing microbial function
and for selecting strains for in vitro models. The scientific premise of our proposal is that the combination of
pangenomic analysis with oral metagenomic information, hence metapangenomics, will test the site-specialist
hypothesis and provide unique, gene-level insights into the function of the oral microbiome.
We will construct pangenomes from high-quality genomes in the National Center for Biotechnology Information
(NCBI) to identify core and accessory genes of oral species. We will map metagenomic data from the Human
Microbiome Project (HMP), and other sources, onto the pangenomes to assess which genomes actually occur
in the human mouth. Analysis by oral site will identify site-tropisms at the genomic level, thus evaluating the site-
specialist hypothesis. We will determine which genes are unique to a species or strain occupying a particular
oral niche, and we will identify candidate gene drivers of site tropism. The products of our analysis will be made
available to the oral research community by expanding the Human Oral Microbiome Database (HOMD),
developed by Dr. Dewhirst, a PI on this proposal. Pangenomes will be made available interactively via a new
platform for Analysis and Visualization of Omics Information (Anvi'o) created by Dr. Eren, a PI on this proposal.
The impact of the project is that it will establish a genomic, ecologic framework for understanding the oral
microbiome. It will provide a detailed, species, strain- and gene-level analysis of the oral microbiome in the
context of individual oral sites. It will identify key genes for follow-up mechanistic studies on site tropisms, niche
adaptation, and pathogenesis. It will improve authentication and error-correction of key bacterial species and
strains. The project builds on the existing strengths of HOMD, NCBI and HMP, makes available to researchers
the results of cutting-edge genomic analysis, and lays the groundwork for propelling oral microbiome research
into the pangenomic and metagenomic era.
项目概要/摘要
口腔微生物组是一个复杂的多物种生态系统,需要破译微生物之间的相互作用。
其他及其宿主栖息地对于了解口腔微生物组在健康和疾病中的作用至关重要
为了成功地调节微生物组,我们需要制定预防和治疗策略。
了解细菌位点趋向性和群落成员的基因组驱动因素。
解决这些基本问题所需的数据已经存在于公开数据库中,但尚未存在
已使用适当的生物信息学工具在生态框架内进行了足够深入的分析。
口腔中大多数细菌种类都存在基因组信息,但尚未进行系统分析
哪些基因是主要物种的核心或附属基因——对于评估微生物功能至关重要的信息
我们建议的科学前提是结合以下因素。
利用口腔宏基因组信息进行的泛基因组分析,即宏泛基因组学,将考验现场专家
假设并为口腔微生物组的功能提供独特的基因水平见解。
我们将在国家生物技术信息中心利用高质量基因组构建泛基因组
(NCBI) 来识别口腔物种的核心和辅助基因,我们将绘制人类宏基因组数据。
微生物组计划 (HMP) 和其他来源对泛基因组进行评估,以评估哪些基因组实际存在
通过口腔位点进行分析将在基因组水平上识别位点向性,从而评估位点
我们将确定哪些基因是特定物种或菌株所独有的。
口腔生态位,我们将确定位点向性的候选基因驱动因素,我们的分析产品将被制成。
通过扩展人类口腔微生物组数据库(HOMD)向口腔研究界提供,
该提案的 PI 由 Dewhirst 博士开发,将通过新的交互方式提供。
由该提案的 PI Eren 博士创建的组学信息分析和可视化平台 (Anvi'o)。
该项目的影响在于它将建立一个基因组、生态框架来理解口腔
它将提供口腔微生物组的详细物种、菌株和基因水平分析。
它将确定针对位点取向、生态位的后续机制研究的关键基因。
它将改善关键细菌物种的鉴定和纠错。
该项目建立在 HOMD、NCBI 和 HMP 的现有优势之上,可供研究人员使用。
尖端基因组分析的结果,为推动口腔微生物组研究奠定基础
进入全基因组和宏基因组时代。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genome-Centric Dynamics Shape the Diversity of Oral Bacterial Populations.
- DOI:10.1128/mbio.02414-22
- 发表时间:2022-12-20
- 期刊:
- 影响因子:6.4
- 作者:
- 通讯作者:
Site-specialization of human oral Gemella species.
- DOI:10.1080/20002297.2023.2225261
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:4.5
- 作者:
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