Critical assessment of pan-genomic analysis of metagenome-assembled genomes.
Critical assessment of pan-genomic analysis of metagenome-assembled genomes.
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DOI：
10.1093/bib/bbac413
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发表时间：
2022-11-19
影响因子：
9.5
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中科院分区：
文献类型：
--
作者：
宏基因组组装基因组（MAGs）的泛基因组分析可能存在已知的问题：片段化、不完整和污染。在这里，我们通过比较完整细菌基因组和模拟MAGs的泛基因组分析结果，对MAGs的泛基因组学进行了批判性评估。我们发现不完整导致了显著的核心基因（CG）丢失。当使用不同的泛基因组分析工具（Roary， BPGA, Anvi 'o）以及使用MAGs和完整基因组的混合物时，CG损失仍然存在。污染对核心基因组大小的影响不大（Roary因其基因聚类问题而受到影响），但对附属基因组的影响较大。重要的是，通过降低CG阈值和使用考虑片段化基因的基因预测算法，CG损失得到了部分缓解，但当不完整性高于5%时，CG损失的程度较低。CG缺失也导致不正确的泛基因组功能预测和不准确的系统发育树。我们的主要发现得到了对真实mag分离物基因组数据的研究的支持。我们认为，降低CG阈值和在宏基因组模式下预测基因（如Anvi 'o对Prodigal所做的那样）是进行mag泛基因组分析的必要条件。在未来的研究中，需要开发新的泛基因组分析工具。
Pan-genome analyses of metagenome-assembled genomes (MAGs) may suffer from the known issues with MAGs: fragmentation, incompleteness and contamination. Here, we conducted a critical assessment of pan-genomics of MAGs, by comparing pan-genome analysis results of complete bacterial genomes and simulated MAGs. We found that incompleteness led to significant core gene (CG) loss. The CG loss remained when using different pan-genome analysis tools (Roary, BPGA, Anvi’o) and when using a mixture of MAGs and complete genomes. Contamination had little effect on core genome size (except for Roary due to in its gene clustering issue) but had major influence on accessory genomes. Importantly, the CG loss was partially alleviated by lowering the CG threshold and using gene prediction algorithms that consider fragmented genes, but to a less degree when incompleteness was higher than 5%. The CG loss also led to incorrect pan-genome functional predictions and inaccurate phylogenetic trees. Our main findings were supported by a study of real MAG-isolate genome data. We conclude that lowering CG threshold and predicting genes in metagenome mode (as Anvi’o does with Prodigal) are necessary in pan-genome analysis of MAGs. Development of new pan-genome analysis tools specifically for MAGs are needed in future studies.
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