PhageGT：dsDNA噬菌体基因组末端分析软件

【背景】随着测序费用的降低,越来越多的科学家选择利用高通量测序技术研究噬菌体的基因组序列。通过对这些基因组数据的分析和研究,一些科学家也开发出了判断dsDNA噬菌体末端序列的方法,但这些方法是基于Linux系统下的命令,并没有在Windows操作系统下的软件。【目的】在Windows平台下开发一款免费的、可以在高通量测序获得的庞大序列文件中找到dsDNA噬菌体基因组末端序列的软件PhageGT。【方法】使用Visual Studio 2019开发一个基于对话框的微软基础类库(Microsoft Foundation Classes,MFC)应用程序。软件使用C++语言开发,逐行读取序列文件中的每条Reads,并设计相应的算法进行统计、计算。【结果】软件PhageGT可在高通量测序文件中提取出不同序列出现的频率、排序,并利用提取序列的最高频率和序列平均频率的比值(R值)判断噬菌体基因组是否存在末端序列。【结论】软件PhageGT的使用比较方便、简单。软件PhageGT和本文所利用的所有测试数据均可从https://zenodo.org/record/4674231#.YHADb-gzZxc免费获得。     

一株稀有海洋真菌Stachybotrys longispora FG216的De Novo测序及基因组学分析

【背景】长孢葡萄穗霉菌(Stachybotrys longispora) FG216是一株稀有海洋真菌,其次生代谢产物FGFC1具有纤溶活性。进行S. longispora FG216的基因组序列分析,将充实和促进海洋微生物功能基因和次生代谢产物合成生物学的基础研究和应用研究。【目的】解析S. longispora FG216的基因组序列,分析基因组生物功能和同源相似性关系,分析次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1的相关基因。【方法】基于Illumina HiSeq高通量测序平台对S. longispora FG216菌株进行De Novo测序,使用SSPACE、Augustus等软件进行组装、编码基因预测、基因功能注释、物种共线性分析以及预测FGFC1次生代谢产物合成基因簇。【结果】S. longispora FG216的基因组测序总长度为45622830bp,共得到605个Scaffold,GC含量为51.31%,注释预测得到13329个编码基因和169个非编码RNA。基因组测序数据提交至国家微生物科学数据中心(编号为NMDC60016264),其中13 053、8 422、8 460、7 714和2 847个基因分别能够在NR、KEGG、KOG、GO和CAZy数据库匹配到注释信息。比较基因组学分析发现,Stachybotrys具有保守性,核心基因占基因家族总数目的71.44%,S. longispora FG216与S. chlorohalonata IBT 40285的相似性最高;同时,预测得到101个次生代谢产物合成基因簇,其中18个基因簇与已知的化合物相匹配。通过antiSMASH预测,Cluster57是编码合成FGFC1母核结构异吲哚啉酮的基因簇,与S.chlorohalonataIBT40285中的基因簇相似度为40%。【结论】海洋稀有真菌S.longisporaFG216的基因组信息已上传至国家微生物科学数据中心公开使用,为Stachybotrys种属的研究提供了重要的参考意义,同时发现了S. longispora FG216次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1母核部分编码基因是Cluster 57。     

象山港硅藻赤潮过程中真菌群落演替及互作特征

[背景] 近岸海域赤潮的发生能显著改变包括真菌在内的微生物群落组成,进而影响海洋中碳氮元素循环。真菌是海洋中重要的分解者,但赤潮过程对真菌群落的影响少有报道。[目的] 探明赤潮过程对真菌群落的影响,对进一步阐释赤潮对生态系统中物质循环的影响具有重要意义。[方法] 针对2017年春季象山港硅藻赤潮,对真菌内源转录间隔区1（Internally Transcribed Spacer 1,ITS1）序列进行高通量测序,研究赤潮过程中真菌群落响应及共现性特征。[结果] 真菌群落的α多样性指数在赤潮暴发的各阶段差异显著,而且均与磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐有显著相关性（P<0.05）。子囊菌门（Ascomycota,90.2%）和担子菌门（Basidiomycota,8.27%）是本次硅藻赤潮的优势菌门,其中子囊菌门遍布赤潮暴发的4个阶段;锤舌菌纲（Leotiomycetes,16.1%）和散囊菌纲（Eurotiomycetes,9.3%）是纲水平上的主要优势类群。赤潮暴发过程中硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和温度等环境因素的改变,驱动真菌群落组成及结构发生显著变化。Helotiales、Eurotiales、Xylariales、Sacc haromycetales和Agaricostilbales构成了真菌群落共现网络的主体。[结论] 真菌群落在赤潮的各阶段具有显著的演替特征,赤潮藻生消是引起真菌群落演替的主要因素,但是环境因子也扮演着重要角色。赤潮过程中,真菌群落同类群内的互作要强于不同类群间的互作,这对维持群落的稳定性具有重要意义。     

一株兔源A型多杀性巴氏杆菌的分离鉴定和全基因组测序及分析

【背景】多杀性巴氏杆菌可导致猪肺疫、牛出血性败血症和兔出血性败血症等多种疾病,严重威胁多种动物畜牧养殖业的健康发展。【目的】重庆某兔场送检一批病死兔,为研究其病原和治疗方法,对病原进行了微生物分离和全基因组测序分析。【方法】从2022年重庆某兔场送检兔病料中进行细菌分离纯化、生化试验、16S rRNA基因鉴定、荚膜血清型分型、药敏试验和毒力基因检测,同时通过全基因组测序结果进行毒力、耐药基因注释和遗传进化等分子生物学信息分析。【结果】该菌为兔源A:ST74多杀性巴氏杆菌,命名为LXSS001,基因组序列上传到NCBI数据库(登录号为CP119523.1),药敏试验显示该菌对四环素、杆菌肽、复方新诺明和磺胺异恶唑耐药,对头孢噻肟、头孢哌酮和丁胺卡那等药物敏感。全基因组长度为2 480 671 bp,并注释到了58个毒力基因和9类药物的靶向抗药基因。通过联合建树表明其与3480株一致性最高。【结论】本研究完成了一株A型多杀性巴氏杆菌的分离鉴定和全基因组测序,并揭示了其与国内外其他分离株的进化关系,为多杀性巴氏杆菌的后续研究提供了参考依据。     

Deep mutational scanning and massively parallel kinetics of plasminogen activator inhibitor-1 functional stability to probe its latency transition

Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), a member of the serine protease inhibitor superfamily of proteins, is unique among serine protease inhibitors for exhibiting a spontaneous conformational change to a latent or inactive state. The functional half-life for this transition at physiologic temperature and pH is ∼1 to 2 h. To better understand the molecular mechanisms underlying this transition, we now report on the analysis of a comprehensive PAI-1 variant library expressed on filamentous phage and selected for functional stability after 48 h at 37 °C. Of the 7201 possible single amino acid substitutions in PAI-1, we identified 439 that increased the functional stability of PAI-1 beyond that of the WT protein. We also found 1549 single amino acid substitutions that retained inhibitory activity toward the canonical target protease of PAI-1 (urokinase-like plasminogen activator), whereas exhibiting functional stability less than or equal to that of WT PAI-1. Missense mutations that increase PAI-1 functional stability are concentrated in highly flexible regions within the PAI-1 structure. Finally, we developed a method for simultaneously measuring the functional half-lives of hundreds of PAI-1 variants in a multiplexed, massively parallel manner, quantifying the functional half-lives for 697 single missense variants of PAI-1 by this approach. Overall, these findings provide novel insight into the mechanisms underlying the latency transition of PAI-1 and provide a database for interpreting human PAI-1 genetic variants.     

Full-Length Transcriptome Sequencing Combined with RNA-Seq to Analyze Genes Related to Terpenoid Biosynthesis in Cinnamomum burmannii

Cinnamomum burmannii is a cinnamomum plant rich in natural D-borneol. Natural D-borneol is a bicycle monoterpenoid compound widely used in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries. Therefore, analyzing the biosynthesis mechanism of natural D-borneol in C. burmannii at the molecular level is helpful for directional breeding in the future and further development and utilization of C. burmannii and its related gene resources. In our study, 76 genes related to terpene metabolism were analyzed through third-generation sequencing and second-generation sequencing. Of these genes, 57 were associated with the synthesis of the terpenoid skeleton, and 19 belonged to terpenoid synthase, including four monoterpenoid synthases, seven sesquiterpenoid synthases, and eight diterpenoid synthases. Two genes in diterpenoid synthase were differentially expressed in high D-borneol and low D-borneol plants. It was speculated that these two genes might be related to D-borneol synthesis. How these two genes participate in the synthesis of D-borneol needs further study.     

金色链霉菌DM-1全基因组序列测定及去甲金霉素合成基因簇分析

金色链霉菌Streptomyces aureofaciens DM-1是去甲基金霉素的高产菌株。通过Genome Sequencer FLX系统进行测序,得到一条完整的线性基因组序列,长度为6 824 334 bp,GC含量为72.6%。结合软件glimmer 3.02、Genemark和Z-Curveprogram进行基因预测,最终在其基因组中鉴定出6431个基因。应用AntiSMASH软件预测其基因组中存在28个次级代谢生物合成基因簇,其中包含了去甲基金霉素生物合成基因簇。其中甲基转移酶CtcK因移码突变提前终止翻译,很可能是去甲基金霉素相对金霉素(CTC)缺失一个甲基的根本原因。研究结果为S. aureofaciens DM-1的功能基因组学和去甲基金霉素高产菌株育种提供了研究基础。     

溶藻弧菌群体基因组学研究

溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)是一种能够对人类以及鱼、虾、贝类等水产品致病的弧菌,给人类健康带来威胁,也给水产养殖业造成巨大的经济损失.目前该物种基于全基因组的遗传多样性和重要遗传元件研究报道较少.本研究对采集自全国4个省份的68株溶藻弧菌进行高通量测序,获得全基因组序列,并结合113株公开发表的...     

石油降解菌的分离鉴定及石油污染土壤的细菌多样性

从石油污染的土壤中分离筛选到28株石油降解菌,经鉴定分别为短杆菌属、假单胞菌属、邻单胞菌属和微球菌属;对4个石油不同程度污染的土壤样品中嗜油微生物分布状况进行分析,发现污染严重的土壤样品中嗜油菌的数量相对较多;用聚合酶链式反应(PCR)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)和切胶测序相结合的方法对4个土壤样品中的细菌多样性进行分析,结果显示在受污染的土壤中,My cobacterium和B acillus在污染程度较低的样品中分布的较为集中,F lavobacterium和A zosp ira在污染程度较高的样品中丰度较高。属于B eta p roteobacterium类群的细菌在受污染的土壤中占有优势,同时还有一些不可培养的菌群存在。气质联用(GC-M S)分析结果表明石油污染程度及污染物中芳香烃类的含量对细菌多样性有着显著影响。在石油污染程度高,芳香烃类含量高的样品中细菌的多样性相对较低。