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《Prevotella histicola》是一种从人类口腔鳞状细胞癌组织中分离出的细菌,此前其 T05-04 菌株基因组由 109 个重叠群组成。来自密歇根大学的研究人员,利用纳米孔测序技术对《Prevotella histicola》T05-04 进行全基因组测序,获得了完整基因组序列,这有助于深入探究其在人体微生物组中的作用。
Prevotella histicola(牙龈卟啉单胞菌)是一种不形成芽孢、专性厌氧的革兰氏阴性球杆菌,最初从人类口腔鳞状细胞癌组织中分离出来。Prevotella(普雷沃菌属)包含许多与人类相关的物种,在人体不同部位大量存在。牙龈卟啉单胞菌作为口腔微生物组的重要成员,其生态作用以及与其他微生物的关系尚未完全明确。对 T05-04 菌株进行基因组测序,有助于未来研究这种人体微生物组成员生物学作用背后的基因组特征。
研究人员购买了冻干的牙龈卟啉单胞菌 T05-04 菌株(DSM 19854),在厌氧条件下,用预还原培养基(厌氧系统的脑心浸液肉汤,货号 AS-872)在 37°C 复溶。测序前,将该菌株在胰蛋白胨酵母葡萄糖(TYG)培养基中培养 24 小时,在无氧条件下,接种到含 5% 羊血的 Schaedler 卡那霉素万古霉素琼脂平板上培养 24 小时。挑取单个菌落,在 TYG 培养基中培养 24 小时,通过革兰氏染色、菌落 PCR 和 16S rRNA 桑格测序进行验证。使用 DNeasy 血液和组织试剂盒提取 DNA,用 Qubit dsDNA HS 检测试剂盒和 Qubit 荧光计测得浓度为 208 ng/μL,用 Nanodrop One 紫外 - 可见分光光度计测定 260/280 比值为 1.89,260/230 比值为 1.87。
按照制造商的方案,使用牛津纳米孔技术的连接测序 gDNA - 原生条形码试剂盒 24 V14(SQK NBD114.24,ONT,英国)制备 DNA 文库,并在 FLO - MIN114 流动池(ONT,英国)上测序 1.5 小时。不进行剪切,用短片段缓冲液(SKQ 1481067)富集所有大小的 DNA 片段。使用 Dorado 7.4.14 生成原始读数,最低 Q 分数为 12,N50读长为 1,670,共产生 720.55 k 原始读数。
使用 FLYE 2.9.5 软件,采用默认参数进行基因组序列组装。利用 BWA 软件默认参数和 Racon 软件(错配碱基设为 3,匹配碱基设为 - 3)进行基因组打磨。最后使用 Medaka 软件默认参数进行一轮打磨。最终,牙龈卟啉单胞菌的组装结果为 3 个环形重叠群,长度分别为 2,176,075 bp、812,616 bp 和 6,399 bp。此前研究发现牙龈卟啉单胞菌 F0411 菌株有两条不同大小和序列的染色体,研究人员发现 T05-04 菌株也是如此。此外,第三个环形重叠群(覆盖度 > 1,000×)可能编码一个质粒。使用 dnaapler 软件对每个组装好的重叠群进行重定向,通过 Bandage 软件对 3 个重叠群进行最终可视化。使用 fastANI 软件默认参数分析,该菌株与牙龈卟啉单胞菌的一致性为 97%。目前,牙龈卟啉单胞菌基因组大多组装到支架和重叠群水平,只有另一菌株有完整的全基因组序列(NCBI RefSeq 组装 GCF_018128125.1),因此本研究完成 T05-04 菌株全基因组组装意义重大。
牙龈卟啉单胞菌 T05-04 的 3 Mbp 基因组,GC 含量为 41.5%,最终组装平均覆盖度为 232×(重叠群 1 为 213×,重叠群 2 为 266×,重叠群 3 为 2,345×)。使用 NCBI 原核生物基因组注释管道对基因组进行序列注释,预测共有 2,430 个基因,其中 2,110 个为蛋白质编码基因。
研究人员感谢 Keerthikka Ravi 和 Piyush Ranjan 在该基因组研究中的贡献与支持。本研究部分得到了密歇根大学拉克姆预候选人研究基金和拉克姆优异奖学金的资助。