宏基因组学在抗生素抗性基因鉴定中的应用

发布时间：2021-08-10 23:32

　　随着宏基因组学技术的不断发展,以及测序成本的下降,基于宏基因组学的抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）鉴定技术逐渐成为主流技术。本综述总结了基于宏基因组学的抗生素抗性基因鉴定的主要技术和方法,详细综述了各种鉴定技术的实现流程,并评述了各种方法的优缺点。本研究认为基于功能宏基因组学方法可以发现现有ARGs数据库没有记录的新的抗生素抗性基因。基于机器学习技术比基于AGRs数据库比对和搜索的软件有更高的敏感性和特异性。基于ARGs数据库搜索的方法优点是操作简单,对于生物信息学技能欠缺的研究者选择在线计算工具也是明智的选择。 

【文章来源】：基因组学与应用生物学. 2019,38(09)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

抗生素抗性基因传播Figure1antibioticresistancegenetransmission

和注释。宏基因组克隆的基于表型的筛选提供关于基因功能的重要信息，接下来就可以进行基因的详细注释，进而得到新的抗生素抗性基因。功能宏基因组学降低了实验成本，增加了实验的通量，有利于从不同生境中提取抗生素抗性基因。重要的是，不需要培养目标微生物，并且可以发现新的抗性基因(Adu-Oppongetal.,2017;Croftsetal.,2017)。基于功能宏基因组学进行抗生素抗性基因发现，其中重要的实验步骤是宏基因组文库的制备，包括DNA剪切，克隆到载体，并转化的异源宿主，然后进行功能筛选，最后进行DNA片段扩增和测序(图2)。完整的功能宏基因组学无疑是ARGs研究中一个重要方法，因为它可以用来鉴定和表征新的ARGs。新的耐药机制的鉴定和描述可以促进新型抗菌化合物的发现和新药的开发。在ARG数据库中添加新的抗性元件，例如ARDB和CARD抗生素抗性基因数据库，对于抗菌药物耐药性的进一步研究至关重要。基于宏基因组文库的分析方法，DeCastroAP的综述文章有十分详细的描述(KnuppdosSantosetal.,2017)。3.2基于数据库比对与搜索的方法通过搜索相应的ARGs数据库，例如ARDB(LiuandPop,2009)或CARD数据库(McArthuretal.,2013;Jiaetal.,2017)，但是这种方法只能鉴定出已经发现的ARGs，对于未知的ARGs则无能为力。3.3基于机器学习的鉴定方法Boulund等(2012)提出了一种识别核苷酸序列中氟喹诺酮抗生素qnr抗性基因的新方法，他们采用了隐马尔可夫模型的方法来识别抗生素qnr抗性基因，后来他们对这种方法进行了优化(Boulundetal.,图2用功能宏基因组学进行抗生素抗性基因发现流程Figure2Schematicofantibioticresistancegenediscoveryusingfunctionalmetagenomics4105


本文编号：3334986