从微生物基因组学到宏基因组学

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在过去15年中，新一代测序（NGS）技术的快速应用彻底改变了微生物科学的实践。NGS提供了前所未有的微生物多样性观点，NGS技术使我们能够研究复杂的微生物生态系统，如人类胃肠道（GI）微生物群，由300多万个主要来自革兰氏阳性细菌的基因组成[1.–3.]．

不同细菌属和种的基因组比较有助于揭示毒力和生态位规范的进化起源。对来自相同或不同物种的不同菌株的基因组进行编译（编入所谓的“泛基因组”）的比较分析表明，整个物种或属内的基因含量远远高于单个菌株或物种。此外，这类研究有助于理解细菌进化背后的主要遗传力之一，特别是微生物之间的横向基因转移的概念[4.,5.]．

测序技术的稳步发展使我们能够阐明微生物相互作用的遗传学，例如，通过对细菌群落进行比较宏基因组学和宏转录组学分析。宏基因组学是微生物科学中增长最快的领域之一。宏基因组学方法提供了一种非凡的vie在不同的环境中，如在人类和动物身体部位、海洋和其他水体、土壤和空气中，微生物世界的多样性。细菌群落的宏基因组和宏转录组分析可以揭示微生物相互作用的遗传学，并已被生态学、环境学和生态学等不同学科的研究人员广泛使用rgy、农业、生物技术和医学[6.]．作为一个快速发展的领域，比较基因组学和宏基因组学也提出了许多必须解决的挑战。

在我们的特刊中，我们收到了几份手稿，并通过严格审查，挑选了五份发表哈氏链球菌：新兴病原体的比较基因组学，”K.Aaltonen等人对20种不同的新兴病原体菌株进行了全基因组测序，哈利乔埃里，使用Illumina MiSeq平台，并使用自动标注管道RAST执行标注。作者进行了广泛的对比，以揭示核心基因组和全基因组。他们的发现强调了哈利乔埃里是一个高度变异的物种，有几个毒力因素表明潜在的显著致病性。他们还在基因组中观察到很少宿主物种特定的标记，但却根据物种观察到松散的聚类，似乎适应仍不完全。这表明宿主转向狗、人类和毛皮动物是相当近期和持续的，可能与毛皮动物流行坏死性脓皮病(FENP)流行的开始相一致。作者还假设该物种可能起源于海洋，因为黏附素是核心基因组中最大的单个毒性因子类别。

在“人类的比较基因组学”中放线杆菌pleuropneumoniae血清型8揭示了原噬菌体在物种遗传变异中的重要性，”I.G.de Oliveira Pardo等人介绍了胸膜肺炎放线杆菌将7个8型血清临床分离株的7个基因组与12个血清型的其他基因组进行比较。胸膜肺炎放线杆菌是猪胸膜肺炎的病原体。血清型8在美国、加拿大、英国和巴西东南部分布最为广泛。对血清型8基因组的拟议基因组分析产生了一组2352个蛋白质编码序列；76.6%的这些蛋白质在所有血清型中共有，18.5%为共有d与一些血清型存在差异，4.9%的存在差异，主要是一系列假设的和调节的移动元素。此外，作者鉴定了30个原噬菌体序列，其中16个是巴氏杆菌科的成员。这表明移动遗传元素在物种多样性和进化中起作用胸膜肺炎放线杆菌．

在"人类基因组分析"中,巨大芽孢杆菌NCT-2揭示了次生盐渍化土壤生物修复的遗传基础，”B. Wang等人报道了一种硝酸盐吸收细菌的基因组测序巨大细菌NCT-2使用HiSeq和PacBio测序。该基因组的总大小为5.88 Mbp的GC含量为37.87%，包括10个本土质粒巨大细菌NCT-2基因组包含5606个基因、142个tRNAs和53个rRNAs。作者还描述了参与次生盐渍化土壤生物修复的基因。

副结核链球菌是一种革兰氏阳性、α-溶血性乳酸球形细菌。这种细菌是一种鱼类病原体，特别影响橄榄比目鱼(牙鲆).因此，副结核分枝杆菌对亚洲和欧洲不同国家的养鱼户造成了巨大损失。副结核分枝杆菌已知对大多数用于治疗该病原体的抗菌药物（如四环素、土霉素和红霉素）具有抗生素耐药性。抗副结核分枝杆菌因此是必要的。在“头孢噻呋的药效学通过基因组学和蛋白质组学方法选择副结核链球菌与比目鱼隔离，牙鲆，N.Boby等人采用了一种综合性多组学策略，提出了基于减法和比较代谢和基因组的抗肿瘤治疗靶点发现副结核分枝杆菌．作者还提出头孢噻福作为一种新的抗菌药物治疗p . olivaceus感染副结核分枝杆菌通过将多组学方法与已批准的抗菌药物的药效学特性相结合。

在“FcircSEC: An R Package for Full Length circRNA Sequence Extraction and Classification”中，T. Hossain等人提出了一个用于将circRNA解密和分类为FcircSEC (Full-Length circRNA Sequence Extraction and Classification)的R Package。所有现有的circRNA预测工具只提供预测circRNA的基因组坐标。因此，作者开发了一个R包，专注于几个特征，包括基因注释。该工具能够基于基因组定位的环状rna分类，如外显子或内含子。

这个基于r的工具能够处理多个物种的数据集，包括人类数据。作者使用三个不同的数据库，即circBase、circRNADb和PlantcircBase，验证了结果数据。该R工具FcircSEC基于Bioconductor包Biostring，并使用了最先进的circRNA预测工具的输出。FcircSEC的R包可在其专门网站(http://hpcc.siat.ac.cn/FcircSEC/Home.html)，作者提供了可下载的数据集、参考手册、源代码和Windows二进制文件。作者遵循软件共享的标准，在综合R档案网络(CRAN，https://cran.r-project.org/web/packages/FcircSEC/index.html)还有GitHub存储库(https://github.com/tofazzal4720/FcircSEC).

本期特刊的五篇文章中有四篇是关于比较基因组学的，一篇是关于新方法的开发。在我们看来，本期特刊的文章将使我们能够探索与微生物功能相关的分子机制的新方法。我们希望这些材料将帮助和激励在微生物基因组学领域工作的读者。

的利益冲突

作者没有报告潜在的利益冲突。

致谢

RK和TS得到了VEO欧盟地平线2020（批准号874735）、芬兰科学院（批准号316264和329323）的支持赫尔辛基大学医院基金，以及简和AATOS埃尔科基金会。AK感谢印度印度州生物技术部的RAMALIGIASASME重新进入学院奖学金（授权：BT/RLF/RIN / 38/2017）。。我们谨向所有为本期特刊撰稿的作者和帮助我们挑选最高质量稿件的所有审稿人表示感谢。

Ravi Kant
阿披实库马尔
塔里亚西罗宁

工具书类

1. M.A.Malla、A.Dubey、A.Kumar、S.Yadav、A.Hashem和E.F.Abd_Allah，“探索人类微生物组：下一代测序在疾病诊断和治疗中的潜在未来作用，”免疫学前沿， 2019年第9卷。浏览：出版商网站|谷歌学者
2. D. MacLean, J. D. G. Jones和D. J. Studholme，“下一代测序技术在微生物遗传学上的应用”，自然评论。微生物学，第7卷，第4期，第96-972009页。浏览：出版商网站|谷歌学者
3. J.E.Belizário和M.Napolitano，“人类微生物组及其在失调、常见疾病和新治疗方法中的作用，”微生物学前沿，第6卷，2015年。浏览：出版商网站|谷歌学者
4. R. Kant, J. Blom, A. Palva, R. J. Siezen, W. M. de Vos，“乳酸菌的比较基因组学”，微生物生物技术，第4卷，第3期，第323-332页，2011年。浏览：出版商网站|谷歌学者
5. R. Kant, A. Palva, and I. von Ossowski，“一种用于研究反刍乳杆菌肠道固有性分子特征的硅全基因组探针”，公共科学图书馆一号，第12卷，第4期，第e0175541页，2017年。浏览：出版商网站|谷歌学者
6. V.Aguiar Pulido、W.Huang、V.Suarez Ulloa、T.Cickovski、K.Mathee和G.Narasimhan，“微生物组分析的宏基因组学、宏转录组学和代谢组学方法，”进化的生物信息学，第12s1卷，第12s1号，EBO.S364362016页。浏览：出版商网站|谷歌学者

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