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。

The results of this study were published in the journal Microbiome. This research has been carried out on a large scale, and the full-length alignment of the DNA of the bacterial flora has been determined. In this paper, the quantitative comparative functional analysis of intestinal bacterial flora in the world was carried out. A molecule of DNA can be used to estimate the state of DNA fragmentation and the mobile factors of host bacteria. This study demonstrates the usefulness of a single molecule of DNA in the determination of bacterial diversity and the scope of future research on bacterial diversity. The above mentioned Research was conducted in the journal Genome Research, and the research fee was used in the joint research paper of Dr. Eugene Myers of Genome Research Institute. This study suggests that there is a new methodology for solving the unsolved problems of repeated alignment, and that there is a high precision determination of the existing problems of repeated alignment in the field. In the future, the repeated arrangement of bacterial clusters includes the generalization and complete indication of the implementation of arbitrary repeated arrangements.

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