下一代測序 (NGS)/宏基因組學

宏基因組學

宏基因組學方法使用來自許多不同生物體的基因組DNA，通常是在微生物組內。宏基因組學分析比單一物種研究提出了不同的挑戰，因為微生物組樣本可能包含數千種物種，其中許多是新的且密切相關的。

宏基因組學是另一種有用的生物資訊學工具，用於獲取整個生物群落的遺傳資訊。它也是一個強大的工具，可以產生關於微生物功能的新發現。例如，使用宏基因組學新發現的基於視紫紅質的光異養或氨氧化古菌令人驚歎。 使用宏基因組學，可以獲取微生物群落的的功能基因組成。 Thomas 等人的“宏基因組學——從取樣到資料分析的指南”為我們提供了一個典型宏基因組專案的流程圖，包含以下步驟：實驗設計、取樣、樣品分級、DNA提取、DNA測序、組裝、分箱、註釋、統計分析、資料儲存、元資料和資料共享。

宏基因組學可用於研究未培養生物體的DNA。超過99%的微生物無法培養。宏基因組是指一組生物體的全部遺傳資訊。宏基因組學可以對從土壤、海水、海底、空氣、動物糞便等採集的樣本進行。例如，Venter 等人展示瞭如何對薩加索海海水的環境基因組鳥槍測序進行。 發現了大約120萬個新基因。兩個主要問題是給定樣本中存在多少微生物以及它們提供了哪些功能。

宏基因組學處理流程包括樣本收集；DNA讀取測序、序列與參考基因組的比對、比對檔案和互動式分析與視覺化。序列比對使用BLAST、Megablast、BLAT和SSAHA進行。透過使用BLAST識別DNA中的物種。然後進行基於NCBI分類學的分析。Megan宏基因組分析儀是使用SEED分類的功能分析。IMG/M和MG-RAST是不同的宏基因組分析工具。最近進行了宏基因組分析研究的各種應用。使用宏基因組學進行的肥胖和瘦弱雙胞胎核心腸道微生物組研究表明，瘦弱和肥胖個體的微生物群存在系統發育多樣性。 宏基因組學涉及分箱。分箱是將DNA序列分類到可能代表單個基因組或來自密切相關生物體的基因組的組中的過程。分箱可以是基於組成的或基於相似性的。與水樣相比，土壤樣品的宏基因組測序更具挑戰性，這主要是由於土壤中微生物分佈不均。