MetaPop:微生物およびウイルスメタゲノム由来集団のマクロおよびミクロ多様性分析と可視化のためのパイプライン【JST・京大機械翻訳】

Gregory, A. C.; Gerhardt, K.; Zhong, Z.-P.; Bolduc, B.; Temperton, B.; Konstantinidis, K. T. C.; Sullivan, M. B.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202203230160255 整理番号：22P0252043

MetaPop:微生物およびウイルスメタゲノム由来集団のマクロおよびミクロ多様性分析と可視化のためのパイプライン【JST・京大機械翻訳】

MetaPop: A pipeline for macro- and micro-diversity analyses and visualization of microbial and viral metagenome-derived populations

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発行年： 2020年11月02日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年11月02日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

【背景】微生物とそれらのウイルスは,海洋と土壌から人間とバイオリアクタまで地球生態系を動かす隠れたエンジンである。遺伝子マーカーアプローチは,現在,(マクロ多様性)および(ミクロ多様性)個体群変動のゲノム分解研究により補完できるが,分析ツールは,散乱または未発達のままである。【結果】著者らは,マクロおよびミクロ多様性レベルの両方で微生物およびウイルスコミュニティメタゲノムを分析し,可視化するために単一インタフェイスを提供するオープンソースバイオインフォマティクスパイプラインであるMetaPopを導入した。マクロ多様性推定値は,個体群豊度と-および{ベータ}多様性を含む。ミクロ多様性計算は,単一ヌクレオチド多型の同定,SNPの新規なコドン拘束結合,ヌクレオチド多様性({pi}と{theta})と選択圧(pN/pSとTajimas D)と集団間の固定指数(FST)を含む。MetaPopはまた,異なるコドン使用の遺伝子を同定する。厳密な検証に続いて,糞便微生物叢移動とそれらの神経典型的ピアを受けた自閉症児の腸ウイルスにMetaPopを適用した。マクロ多様性の結果は,ウイルス集団(微生物ショットガンメタゲノムは利用可能ではない)の以前の知見を確認し,多様性は自閉症と神経性小児の間で有意差はなかった。しかし,ミクロ多様性の定量化により,MetaPopは自閉症児におけるより低い平均ウイルスヌクレオチド多様性({pi})を明らかにした。陽性選択下で検出されたゲノムのパーセンテージの分析は自閉症児の間でも低く,神経典型小児におけるより高いウイルス{pi}が環境の変化において集団をより良いベットヘッジを可能にするので有益であることを示唆した。さらに,自閉症児におけるミクロ多様性の事前およびポストFMTの比較は,分娩FMT法(経口対直腸)が,FMTがより高いミクロ多様性のFMTを直腸的に受けた子供で,ウイルス活性と微小多様なウイルス集団の生着に影響することを明らかにした。全体として,これらの結果は,マクロレベル単独における解析が重要な生物学的差異を誤らせることを示した。結論:これらの知見は,標準化された個体群と遺伝的変異分析が生物学的推論を最大化するために貴重であり,MetaPopが微生物群落にわたるマクロおよびミクロ多様性の二重影響を探索するための便利なツールパッケージを提供することを示唆する。【JST・京大機械翻訳】

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分子・遺伝情報処理 , 遺伝子の構造と化学

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