當(dāng)宏基因組遇上單細(xì)胞測序
日期:2015-04-02 09:01:19
日前,科學(xué)家們通過宏基因組測序和單細(xì)胞測序鑒定了一類新細(xì)菌。
16S rRNA基因序列的保守性和普遍性,使其成為了微生物檢測和分類鑒定的強(qiáng)有力工具。這種方法為科學(xué)家們揭示了微生物群體的高度復(fù)雜性,但它還是有所遺漏。美國能源部聯(lián)合基因組研究所上周的一次會議上,研究者人員向人們展示了在四個溫泉樣本(北美和亞洲)中發(fā)現(xiàn)的一類新細(xì)菌Candidatus Kryptonia。這項研究共測序了22個Kryptonia基因組。
基因組分析顯示,Kryptonia屬于擬桿菌門。擬桿菌門的成員一般生存在腸道或海洋中,而Kryptonia是其中首個極端嗜熱菌。研究人員指出,Kryptonia可能是通過水平基因轉(zhuǎn)移從古生菌獲得這種能力的。
16s rRNA檢測無法發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌,這是因為在通用引物的結(jié)合處發(fā)生了刪除事件。Nikos Kyrpides領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊通過宏基因組測序和單細(xì)胞測序證實了這種細(xì)菌的存在,并將其命名為Kryptonia。
研究人員最初是在對來自世界各地的四千多個樣本進(jìn)行重新分析。他們在其中發(fā)現(xiàn),有四個樣本含有新16s rRNA基因。隨后,他們通過四核苷酸頻率確定這幾個分離物有著相似的DNA圖譜,并且重建了Kryptonia的基因組。
根據(jù)Kryptonia序列在宏基因組數(shù)據(jù)中的豐度,研究人員認(rèn)為可以分離到單個Kryptonia細(xì)胞。于是他們進(jìn)行了高通量的單細(xì)胞流式分選,果然得到了十幾個Kryptonia細(xì)胞,證明了這種新細(xì)菌的存在。
研究人員在Kryptonia基因組中鑒定了與移動能力有關(guān)的鞭毛基因和趨化蛋白。他們還發(fā)現(xiàn)Kryptonia缺乏合成絕大多數(shù)氨基酸的基因,特別是合成組氨酸的關(guān)鍵基因,而這是一個相當(dāng)古老的通路。研究人員推測Kryptonia可能有一個合成這些氨基酸的“小伙伴”。此外,Kryptonia的CRISPR/Cas也很獨特,似乎是兩種已知CRISPR/Cas的混合體。
研究顯示,Kryptonia基因組5%的序列不匹配任何已知序列。這里面也許含有可供人們使用的基因,“Taq聚合酶就是來自于溫泉,它為PCR技術(shù)奠定了基礎(chǔ),”Eloe-Fadrosh說。