通过PlasX和MobMess揭示了人类肠道转基因组中的多种等离子体系统及其生态
Michael K Yu1, Emily C Fogarty2,3, A Murat Eren4,5,6,7,8
1Toyota Technological Institute at Chicago, Chicago, IL, USA. michaelkuyu@gmail.com.
Nature microbiology
|March 5, 2024
概括
研究人员开发了一种机器学习模型PlasX,用于识别和组织微生物质粒. 这种工具揭示了等离子体系统及其多样化的载荷基因的全球模式,增强了我们对微生物进化的理解.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 进化生物学 进化生物学
- 生物信息学是一种生物信息学.
背景情况:
- 等离子体是微生物进化和适应的关键驱动力,通过横向转移基因.
- 自然存在的等离子体的生态和进化作用仍然不完全理解.
- 现有的等离子体识别和分类方法在范围和规模上是有限的.
研究的目的:
- 从大规模的元基因组数据开发新的计算工具来识别和组织等离子体.
- 研究人类肠道微生物群中的等离子体的生态分布和进化关系.
- 描述等离子体的功能基因含量及其在微生物适应中的潜在作用.
主要方法:
- 开发一种机器学习模型,PlasX,用于等离子体识别.
- 应用了一种序列控制意识的网络分区算法MobMess,将等离子体集成到"等离子体系统"中.
- 分析了在人类肠道元基因组中识别的68,350种非冗余等离子体.
主要成果:
- PlasX成功地将68,350个非冗余等离子体识别和组织成1,169个不同的等离子体系统.
- 虽然单个等离子体显示出特定国家的分布,但大多数等离子体系统在地理上多样化的人类群体中被发现.
- 等离子体系统携带了广泛的载荷基因,包括已知的健康决定因素,如抗生素耐药性,以及参与营养生物合成和tRNA修饰的基因.
结论:
- 该研究引入了强大的计算工具 (PlasX和MobMess) 用于复杂环境中的等离子体分析.
- 等离子体系统代表具有广泛生态分布的进化凝聚性单元,影响微生物适应.
- 鉴定到的货物基因突出显示了等离子体在赋予各种息地微生物的健康优势方面所扮演的不同角色.
