2022-12-16
近年(nian)來研究(jiu)微(wei)生(sheng)物(wu)在碳(C)、氮(N)、磷(P)、硫(S)的(de)(de)生(sheng)物(wu)地(di)球化(hua)學循(xun)環(huan)(huan)中扮(ban)演的(de)(de)角色成(cheng)為(wei)微(wei)生(sheng)物(wu)生(sheng)態學領域的(de)(de)熱點內(nei)容。宏基因組測序數據(ju)(ju)分析的(de)(de)一個關鍵步(bu)驟是推斷由宏基因組測序數據(ju)(ju)集生(sheng)成(cheng)的(de)(de)蛋白(bai)序列(lie)的(de)(de)功(gong)能，這在很(hen)大程度上依賴(lai)于(yu)(yu)直(zhi)系同源數據(ju)(ju)庫的(de)(de)覆蓋率和準確(que)性。因此，合適(shi)的(de)(de)數據(ju)(ju)庫對于(yu)(yu)表征元素循(xun)環(huan)(huan)、發現相關微(wei)生(sheng)物(wu)新的(de)(de)代謝基因、途徑具(ju)有重要意義。
MCycDB 甲烷是一種重(zhong)要的溫(wen)室氣體(ti)，對環境和全球變化具(ju)有(you)重(zhong)大影響。然而，CH4 循(xun)環過程(cheng)和與環境中其(qi)他元素(su)(碳、氮、硫和金屬)循(xun)環的耦(ou)合機(ji)制仍然難以捉摸。 2022年1月Molecular Ecology Resource期刊上發(fa)表(biao)了MCycDB: A curated database for comprehensively profiling methane cycling processes of environmental microbiomes，文章作者構(gou)建了一個(ge)甲(jia)烷循環數據(ju)庫(ku)(MCycDB)，用(yong)于(yu)全面、準確(que)地分析甲(jia)烷循環微生物群落。MCyc基(ji)因(yin)家(jia)族的蛋(dan)白質序列在UniProt數據(ju)庫(ku)篩(shai)選后在多個(ge)數據(ju)庫(ku)(COG、arCOG、eggNOG和(he)KEGG)中進(jin)行鑒(jian)定和(he)整(zheng)合，從而構(gou)建核心數據(ju)庫(ku)。MCycDB中包(bao)含298個(ge)甲(jia)烷循環基(ji)因(yin)家(jia)族，涵蓋(gai)10個(ge)甲(jia)烷代謝途徑，其(qi)中包(bao)括610,208個(ge)代表(biao)序列。相關參考序列來自NCBI RefSeq數據(ju)庫(ku)，包(bao)含48個(ge)門2197個(ge)屬。與其(qi)他直系(xi)同源數據(ju)庫(ku)相比(bi)，MCycDB具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的特異性、覆蓋(gai)率(lv)、準確(que)性和(he)更(geng)短(duan)的運行時(shi)間。 構(gou)建MCycDB主要步驟流(liu)程圖 固定布局 
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NCycDB 氮(N)循(xun)環(huan)(huan)是(shi)由(you)微(wei)生物(wu)和(he)化學(xue)過程介導的重(zhong)要(yao)生物(wu)地球化學(xue)途徑的集合，確定氮循(xun)環(huan)(huan)基因家(jia)族(zu)與(yu)環(huan)(huan)境和(he)生態過程的關系是(shi)環(huan)(huan)境基因組學(xue)和(he)微(wei)生物(wu)生態學(xue)研究的重(zhong)要(yao)熱點之(zhi)一。 2018年8月Bioinformatics期刊上發表(biao)了(le)NCycDB: a curated integrative database for fast and accurate metagenomic profiling of nitrogen cycling genes，文章作者開發了(le)一(yi)個(ge)人工搭建(jian)的(de)集(ji)成數據庫(NCycDB)，用于從(cong)宏基(ji)(ji)(ji)因組測序數據中快(kuai)速準確地分(fen)析N循(xun)環(huan)基(ji)(ji)(ji)因(亞)家族。通過在KEGG/UniProt數據庫中檢索蛋白質序列，整合COG、eggNOG、KEGG、SEED等數據庫中的(de)靶基(ji)(ji)(ji)因，構建(jian)完整的(de)數據庫。NCycDB共包(bao)含68個(ge)基(ji)(ji)(ji)因(亞)家族，覆蓋8個(ge)N循(xun)環(huan)過程，相似度(du)95%和(he)100%下包(bao)括84759個(ge)和(he)219146個(ge)代表(biao)序列，還確定了(le)1958個(ge)同(tong)源直系同(tong)源組(homologous orthology groups)，并將相應的(de)序列納入數據庫以(yi)避免假陽性分(fen)配(pei)。NCycDB與(yu)其他的(de)直系同(tong)源數據庫相比，更加(jia)全面和(he)準確。 構建NCycDB主要步驟流程圖 固定布局 
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PCycDB 磷(P)是地球上最重要的(de)(de)宏(hong)(hong)量營(ying)養元(yuan)素(su)之一，微生(sheng)(sheng)(sheng)物(包括細(xi)菌和(he)(he)古生(sheng)(sheng)(sheng)菌)在所有生(sheng)(sheng)(sheng)物和(he)(he)生(sheng)(sheng)(sheng)態系統中(zhong)的(de)(de)磷循(xun)(xun)環中(zhong)起著關鍵作(zuo)用。然(ran)而，隨著宏(hong)(hong)基因(yin)組測序技術的(de)(de)快速發展，我們(men)對關鍵磷循(xun)(xun)環基因(yin)(PCGs)和(he)(he)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(PCMs)及其生(sheng)(sheng)(sheng)態功能(neng)的(de)(de)全面認(ren)識仍(reng)然(ran)是一個模糊的(de)(de)概念(nian)。其中(zhong)一個主(zhu)要的(de)(de)挑(tiao)戰是缺(que)乏全面和(he)(he)準確(que)注釋的(de)(de)P循(xun)(xun)環功能(neng)基因(yin)數據庫。 2022年7月Microbiome期(qi)刊上發表了PCycDB: a comprehensive and accurate database for fast analysis of phosphorus cycling genes，文(wen)章作者構建(jian)了一個(ge)良好的(de)磷循環(huan)數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)(PCycDB)，涵(han)蓋(gai)139個(ge)基(ji)(ji)因(yin)家族和(he)10個(ge)磷代謝過(guo)程(cheng)。通(tong)過(guo)整合UniProt、arCOG、COG、eggNOG、KEGG和(he)NCBI古細(xi)菌和(he)細(xi)菌RefSeq數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)構建(jian)PCycDB。模擬基(ji)(ji)因(yin)數(shu)(shu)據(ju)(ju)集(ji)的(de)注(zhu)釋準確(que)性(xing)、陽性(xing)預(yu)測值(PPV)、敏感性(xing)、特異(yi)性(xing)和(he)陰性(xing)預(yu)測值(NPV)分(fen)別(bie)達(da)到99.8%、96.1%、99.9%、99.8%和(he)99.9%。與(yu)其(qi)他直系(xi)同源數(shu)(shu)據(ju)(ju)庫(ku)相(xiang)比(bi)，PCycDB更(geng)(geng)準確(que)、更(geng)(geng)全面、更(geng)(geng)快。PCycDB可以促進我(wo)們對環(huan)境中(zhong)微生物(wu)驅動的(de)磷循環(huan)的(de)理解，具有高(gao)覆蓋(gai)率、高(gao)準確(que)性(xing)，支(zhi)持宏(hong)基(ji)(ji)因(yin)組測序數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)快速分(fen)析(xi)。 構建PCycDB主要步驟流程圖 固定布局 
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SCycDB 硫(S)是(shi)地(di)球生(sheng)(sheng)(sheng)物圈(quan)中必不可(ke)少(shao)的(de)(de)元素(su)，是(shi)氨(an)基酸、維生(sheng)(sheng)(sheng)素(su)和(he)酶等(deng)重要(yao)生(sheng)(sheng)(sheng)物分(fen)子的(de)(de)基本成分(fen)。S循環是(shi)地(di)球生(sheng)(sheng)(sheng)物圈(quan)中一個(ge)重要(yao)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物地(di)球化學過程。微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物在硫的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物地(di)球化學循環中發揮著重要(yao)作用。研究S循環微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物群落的(de)(de)功能(neng)和(he)分(fen)類對于理(li)解微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物介(jie)導的(de)(de)S循環過程及其在環境中的(de)(de)調控(kong)機制(zhi)至關(guan)重要(yao)。宏基因組測序(xu)為我們研究S循環微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物群落開(kai)辟了一條新的(de)(de)途徑。 2020年12月Molecular Ecology Resources期刊上發表了(le)SCycDB: A curated functional gene database for metagenomic profiling of sulphur cycling pathways ，文章作者開發了(le)一個人工(gong)搭建的S循(xun)環數據庫(SCycDB)來分析S循(xun)環功能(neng)基因(yin)和(he)宏基因(yin)組的分類(lei)群。SCycDB中包含207個基因(yin)家(jia)族和(he)585055個代表序列，隸屬于(yu)細菌/古菌52個門2684個屬，還(huan)包括20761個homologous orthology groups，以(yi)減(jian)少假陽性序列分配。SCycDB為S循(xun)環提供(gong)了(le)一個全(quan)面、快速的宏基因(yin)組分析工(gong)具，并(bing)會(hui)持續更新(xin)。 構建SCycDB主要步驟流程圖 固定布局 
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部分分析結果展示 氮循環Ncyc功能組成柱狀圖 氮循環Ncyc功能組成Circos圖 氮循環Ncyc功能組成差異分析 氮循環Ncyc功能——物種貢獻度分析 固定布局 
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以上就是我們本期精心整理(li)的(de)生物地球化學循環數據(ju)庫(ku)(ku)的(de)相關內(nei)容(rong)，以上這些(xie)數據(ju)庫(ku)(ku)和分(fen)析(xi)內(nei)容(rong)，都已(yi)納入派(pai)森諾最新(xin)宏(hong)(hong)組學分(fen)析(xi)流程中(zhong)，并且也將(jiang)在(zai)派(pai)森諾基(ji)因云——宏(hong)(hong)基(ji)因組云分(fen)析(xi)可視(shi)化系統中(zhong)與(yu)大家(jia)相見，歡迎(ying)大家(jia)嘗鮮體驗！
