BTEXgenie：一款精心设计且用户友好的工具，用于基于HMM（隐马尔可夫模型）的谱型分析，实现对BTEX（多环芳烃）降解基因的特异性注释

《BMC Genomics》：BTEXgenie: a curated and user-friendly tool for profile HMM-based substrate-specific annotation of BTEX degradation genes

　　

摘要

背景

苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）是一类挥发性芳香烃，是常见的环境污染物，主要来源于石油加工、燃料燃烧和其他工业活动。长期的BTEX污染对人类健康和生态系统构成重大风险，这突显了制定有效长期修复策略的必要性。微生物生物修复是去除BTEX的一种有前景且可持续的方法，但开发这些方法需要准确识别负责底物特异性降解的基因和途径。尽管基于轮廓隐马尔可夫模型（HMM）的数据库被广泛用于功能注释，但现有的注释资源缺乏区分具有不同催化特性的密切相关的BTEX降解酶所需的底物特异性分辨率。

结果

我们开发了BTEXgenie这一敏感的注释工具，它利用基于实验验证的BTEX降解蛋白比对构建的自定义HMM来识别参与好氧和厌氧BTEX降解初期阶段的基因。BTEXgenie在检测厌氧BTEX降解基因方面比KOfam有更好的表现，这些基因在KOfam的注释中未被收录。在与KEGG KOfam HMM数据库的基准测试中，BTEXgenie的整体敏感性提高了43.62个百分点（84.36%对比40.74%），同时在涉及BTEX降解途径的基因上保持了可比的特异性（92.28%对比93.63%）。

将BTEXgenie应用于环境宏基因组时，它能够恢复与报道的场地特征和已知降解潜力相符的途径模式。除了基因注释外，BTEXgenie还支持通过基于KEGG途径的功能可视化和基于Circos的基因组 hit 分布可视化来进行后续解释。

结论

BTEXgenie是一种基于自定义HMM构建的底物特异性注释工具，用于检测参与BTEX降解的基因。通过将基因注释与途径和基因组级别的可视化相结合，BTEXgenie有助于在环境和比较基因组学研究中表征微生物的BTEX降解潜力。