功能性前噬菌体数据挖掘及数据库的建立

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AI项目解读

基本信息

项目摘要

Functional prophages play an important role in pathogenicity and adaptive evolution of bacteria, as well as ensuring efficient and harmless phage therapy. However, obtaining the complete sequence of a functional phage genome is very difficult, regardless of wet lab experiments performed or computational prediction tools used. Because of this difficulty, few complete genome sequences of functional prophages are known, which hampers the progress of related research. In previous work, we established a unique functional prophage prediction method based on bacterial genome sequencing data, our experiments showed that this method is accurate and reliable. In this project, we aim to optimize the prediction method devised in our previous work and establish an intelligent prediction platform. Our goal is that functional prophage genome sequences can be quickly and accurately predicted from massive bacterial genome sequencing data. Furthermore, we will build a comprehensive functional prophage database and increase the number of known complete functional phage genomes 20-fold. With this database, we will systematically analyze five common pathogenic genera. This includes analyzing their functional prophages, summarizing the patterns of genome integration and lateral gene transfer, and researching the interaction between functional prophage and its host from the perspective of evolution. This project will provide big data support for research on phage-mediated transduction in bacteria as well as comparative genomics and evolution of functional prophages.
功能性前噬菌体在细菌毒力、适应性、进化及保证噬菌体治疗安全性中具有重要作用,但常规研究手段难以准确获得完整的、可被诱导的功能性前噬菌体基因组序列,导致其已知数量非常有限,影响了相关研究顺利进行。我们前期已建立了独特的基于细菌基因组测序数据的功能性前噬菌体预测方法,实验证明该方法准确可靠。为进一步降低该方法的漏检率并实现自动化,本项目拟继续优化和完善该方法,建立智能化预测平台,从海量细菌基因组测序数据中实现大规模功能性前噬菌体基因组的准确预测,并建立综合性的功能性前噬菌体数据库,将目前功能性前噬菌体全基因组序列数量扩充20倍以上,极大丰富噬菌体基因组多样性。在此基础上,重点针对五种常见病原菌属开展功能性前噬菌体基因组分析,归纳其整合规律及基因水平转移规律,从进化角度研究其与宿主间的相互作用关系。本项目的开展将为噬菌体介导的细菌毒力进化机制、噬菌体基因组及功能基因的研究提供大数据支持。

结项摘要

功能性前噬菌体在细菌毒力、适应性、进化及保证噬菌体治疗安全性中具有重要作用,有助于控制致病性、调节群落结构和维持肠道稳态。完整的功能性前噬菌体基因组序列对于理解噬菌体生物学是必不可少的。传统的噬菌体空斑技术不适用于功能性前噬菌体。其具有的溶原性导致采用常规研究手段,难以获得完整的、可被诱导的功能性前噬菌体基因组序列。现有的噬菌体预测生物信息学工具通常无法检测准确和完整的功能性前噬菌体基因组。本研究通过一种新的计算功能性前噬菌体检测方法(TemPhD)挖掘整合的活性噬菌体及其自发诱导形式,从细菌二代测序数据中获得了192,326个完整的功能性前噬菌体基因组,将现有的完整功能性前噬菌体基因组数量扩大了100倍以上。湿实验结果表明,我们的方法TemPhD可以准确获得功能性前噬菌体的完整基因组序列,具有精确的插入位点,优于其他现有的噬菌体预测方法。我们的分析表明,功能性前噬菌体可能通过以下方式在微生物进化中发挥作用:1)交叉感染不同的细菌宿主物种;2)转移抗生素耐药性和毒力基因;3)通过限制修饰和CRISPR/抗CRISPR系统与宿主相互作用。本研究成果提供了全面完整的功能性前噬菌体基因组数据库和相关信息,可为噬菌体研究提供宝贵的数据资源和支撑。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Mining bacterial NGS data vastly expands the complete genomes of temperate phages.
挖掘细菌 NGS 数据极大地扩展了温带噬菌体的完整基因组
  • DOI:
    10.1093/nargab/lqac057
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    NAR genomics and bioinformatics
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
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其他文献

一株裂解性奶牛乳房炎源屎肠球菌噬菌体的分离及其生物学特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    畜牧兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张倩;于会举;孙耀强;张湘莉兰;张培生;刘鸽;屈勇刚;童贻刚;李岩
  • 通讯作者:
    李岩
一株裂解性奶牛乳房炎源大肠杆菌噬菌体的分离鉴定及生物学特性分析
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.160664
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张倩;张湘莉兰;孙耀强;于会举;张培生;刘鸽;屈勇刚;童贻刚;李岩
  • 通讯作者:
    李岩
奶牛乳房炎金黄色葡萄球菌裂解性噬菌体裂解酶LysIMEP5基因的克隆及序列分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国兽药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张倩;张湘莉兰;孙耀强;于会举;张培生;刘鸽;屈勇刚;童贻刚;李岩
  • 通讯作者:
    李岩

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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