معلومة

ما هو المرجع 16S rRNA؟

ما هو المرجع 16S rRNA؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في الآونة الأخيرة ، عثرت على حقيقة لم تزعجني لسنوات عديدة. الحقيقة هي أن جميع بادئات 16S العالمية مكتوبة كـ "[FR] [0-9] +" (في تدوين regex) ، أي أن لها موقعًا فيما يتعلق بالمرجع. لقد قرأت من خلال العديد من الأوراق ، حيث تم تقديم هذه المواد الأولية ، وفي معظم الأوقات لا يقول المؤلفون شيئًا سوى "الإشريكية القولونية 16S". على أي حال ، في حالة واحدة وجدت أنه في الواقع هو المرجع K12 E. coli. لكن المشكلة تكمن في أنه يحتوي على 7 عوامل rRNA مميزة: rrnA ، rrnB ، rrnC ، rrnD ، rrnE ، rrnF ، rrnG. هل لديك مرجع يوضح عامل تشغيل معين يستخدم لترميز الموضع 16S؟

يحرر

الشكل 2. مناطق متغيرة للغاية داخل جين الرنا الريباسي 16S في الزائفة. يعكس الخط المرسوم تقلبات في التباين بين متواليات جينات الرنا الريباسي 16S المحاذاة لـ 79 سلالة من نوع Pseudomonas ... (Bodilis et al. ، 2012)


كما أشرت بشكل صحيح ، فإن تصميم زوج تمهيدي مثالي لتسلسل 16S-rRNA يعد أمرًا صعبًا لأنه حتى المناطق الأقل تغيرًا ليست متماثلة بين السلالات والأنواع المختلفة. لقد طور Sambo et al (2018) برنامجًا للمعلومات الحيوية من أجل التصميم الأمثل للبادئات لتسلسل 16S-rRNA للبكتيريا المتعددة.

نقترح هنا طريقة حسابية لتحسين اختيار مجموعات التمهيدي ، بناءً على التحسين متعدد الأهداف ، والذي في نفس الوقت: 1) يزيد من كفاءة وخصوصية تضخيم الهدف ؛ 2) يزيد من عدد متواليات 16S البكتيرية المختلفة المطابقة بواسطة تمهيدي واحد على الأقل؛ 3) يقلل من الاختلافات في عدد الاشعال المطابقة لكل تسلسل 16S البكتيري. يمكن تطبيق الخوارزمية الخاصة بنا على أي طول أمبليكون مطلوب دون التأثير على الأداء الحسابي.

هناك تنوع في جينات 16S-rRNA داخل نفس النوع ، أي أن النسخ المختلفة ليست تكرارات دقيقة (Větrovský & Baldrian ، 2013).

Větrovský & Baldrian (2013)

ومن المثير للاهتمام ، أن عوامل الرنا الريباسي المختلفة في بكتريا قولونية لديهم مروجين مختلفين ويتم التعبير عنها بشكل مختلف أثناء ظروف الإجهاد (Kurylo et al. ، 2018).

ومع ذلك ، Kitahara et al. (2012) وجد أن جينات 16S-rRNA معزولة من عينات التربة ، بدلاً من الأصل بكتريا قولونية الجين ، يمكن أن يدعم نموه. بعبارة أخرى بكتريا قولونية هو قوي للغاية للطفرات في 16S-rRNA.

بعد الاختيار المضاد ، تم الحصول على 200 نسخة من مشتقات KT103 (تحمل pRB103 الذي تم استبدال جين 16S rRNA بجينات أجنبية) ، والتي تم تحديد 33 جينة 16S rRNA غير زائدة (A01-H03). من خلال المحاذاة المتعددة لـ E. coli 16S rRNA وتسلسلنا 16S rRNA المسترجع metagenomically ، وجد أن 628 (40.7٪) على الأقل من 1542 نيوكليوتيدات كانت متغيرة ، مما يشير إلى قوة طفرية ملحوظة لـ 16S rRNA. اللافت للنظر ، أن متواليات الرنا الريباسي 16S الوظيفية (باستثناء A10 و F02 ، والتي كانت متطابقة بنسبة 99.0٪ مع الإشريكية القولونية 16S rRNA) التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة أظهرت هوية 80.9-89.3٪ فقط للإشريكية القولونية 16S rRNA ، والتي كانت أقل بكثير من القيمة المبلغ عنها حتى الآن (Proteus vulgaris 16S rRNA ، 94٪ مطابقة للإشريكية القولونية 16S rRNA)


لسؤالك

لكن المشكلة تكمن في أنه يحتوي على 7 عوامل rRNA مميزة: rrnA ، rrnB ، rrnC ، rrnD ، rrnE ، rrnF ، rrnG. هل لديك مرجع يوضح عامل تشغيل معين يستخدم لترميز الموضع 16S؟

لا أعتقد أن أيًا منهم يعتبر المرجع. الكامل بكتريا قولونية يبدو أن تسلسل 16S-rRNA الذي تم الإبلاغ عنه في NCBI يعتبر "إجماعًا" على التسلسلات المختلفة المبلغ عنها:

[5] ، [7] تحتوي على بيانات تسلسل محدثة للعمل الأصلي من قبل نفس المختبر [4]. كان هناك الكثير من التناقضات بين [4] و [5] ، [7] لسرد كل مراجعة في جدول مواقعنا. التسلسل الموضح من [7]. [4] ، [5] ، [7] تشير إلى عدد من عدم تجانس cistron. ومع ذلك ، هناك عدم يقين فيما يتعلق بتعيين هذه التغايرات المختلفة لسجلات محددة. طريقة RNA المستخدمة من قبل [4] ، [5] ، [7] تعطي متوسط ​​جميع السيسترونات الموجودة في الخلية [7]. يتم تصنيف التغايرات حسب نسبها النسبية إلى الأنواع الرئيسية والثانوية وغير المحددة. التسلسل الموضح يتوافق مع الأنواع الرئيسية. تم شرح التغايرات على أنها اختلافات في جدول المواقع. من غير المعروف أيًا من البقايا "c" (الأساس 633) أو "a" (الأساس 641) يخضع للحذف ، مما أدى إلى ظهور المكون الثانوي "atctg". [7] يقترح وجود واحد أو اثنين من السيسترونات الطافرة من بين سبعة سيسترونات معروفة من الحمض النووي الريبي الريبوزومي. باستثناء حذف قاعدة واحدة ، فإن هذا التسلسل مطابق لتسلسل 16S rDNA الحالي لجين E.coli rRNB.

تسرد صفحة NCBI أيضًا تعدد الأشكال المختلفة والتعديلات الأساسية في 16S-rRNA داخل وبين السلالات / "الأنواع" المختلفة.

يحتوي NCBI على العديد من التسلسلات الجزئية أيضًا. عندما راجعت P.aeruginosa و ب. سوبتيليس، لم أجد سوى تسلسل واحد أو تسلسلين كاملين (الباقي كان جزئيًا). علاوة على ذلك ، أشار كل إدخال إلى السلالة التي تم الحصول عليها منها. لذلك أفترض أنه لا يوجد تسلسل مرجعي واحد.

أعتقد أن الناس يفكرون في المتغيرات المختلفة أثناء إجراء تحليل النشوء والتطور (أو ببساطة يبحثون فقط عن تسلسلات "التوقيع" المحفوظة لنوع معين). أنا متأكد من وجود خوارزميات حسابية للقيام بالتصنيف بالطريقة المثلى (انظر Chatellier et al. ، 2014). منذ ذلك الحين ، ليس لدي خبرة في هذا المجال ، لا يمكنني قول أي شيء بشكل قاطع عن الممارسة الروتينية. في الواقع ، لا يزال هناك بحث مستمر في تحسين التحليل (على سبيل المثال ، Yang et al. ، 2016 و Sambo et al. ، 2018).


  • هذه الطريقة فعالة في تحديد الاختلافات العامة لمسببات الأمراض.
  • تحتوي التسلسلات الجينية لـ 16S rRNA على مناطق متغيرة للغاية يمكن أن توفر تسلسلات توقيع خاصة بالأنواع مفيدة لتحديد البكتيريا.
  • يمكن أيضًا ضبط هذه الطريقة لتحديد مسببات الأمراض على مستوى الأنواع.
  • الريبوسومات: آلة جزيئية كبيرة ومعقدة ، توجد داخل جميع الخلايا الحية ، تعمل كموقع أساسي لتخليق البروتين البيولوجي.

ستة عشر S ribosomal RNA (أو 16S rRNA) هو أحد مكونات الوحدة الفرعية الصغيرة 30S من الريبوسومات بدائية النواة. يبلغ طوله حوالي 1.5 كيلو بايت (أو 1500 نيوكليوتيد). يشار إلى الجينات التي ترميزها باسم 16S rDNA ، وتستخدم في إعادة بناء السلالات. يمكن أن توجد تسلسلات متعددة من الرنا الريباسي 16S داخل بكتيريا واحدة.

شكل: RNA الريبوسوم: هيكل وشكل بكتريا قولونية 70S الريبوسوم. تظهر الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة 50S (الحمراء) والوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة 30S (الزرقاء) بشريط مقياس 200 & Aringngstrom (20 نانومتر). بالنسبة للوحدة الفرعية 50S ، يتم عرض 23S (أحمر غامق) و 5S (أحمر برتقالي) rRNAs وبروتينات الريبوسوم (الوردي). بالنسبة للوحدة 30S ، يتم عرض 16S rRNA (أزرق غامق) وبروتينات الريبوسوم (أزرق فاتح).

يُستخدم جين 16SrRNA في دراسات علم الوراثة ، حيث يتم حفظه بدرجة عالية بين أنواع مختلفة من البكتيريا والعتائق. كان Carl Woese رائدًا في استخدام 16S rRNA. بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضًا تضخيم الرنا الريباسي الميتوكوندريا والكلوروبلاستيك. لسوء الحظ ، بينما يمكن تعريف البادئات لتضخيم هذا الجين من جينوم واحد ، فإن هذه الطريقة ليست دقيقة بما يكفي لتقدير تنوع المجتمعات الميكروبية من بيئاتها. الحدود الرئيسية هي عدم وجود تحيزات تضخيم الحمض النووي البادئة العالمية الحقيقية واختيار قاعدة البيانات المرجعية التي تؤثر على شرح القراءات.

ومن المفارقات ، أن الرفض المنهجي أصبح الآن قاعدة في المقالات المنشورة التي تستخدم استطلاعات أمبليكون الجين 16S rRNA لدراسة المجتمعات الميكروبية غير المعروفة. في هذه المقالات ، يتم استخدام زوج واحد من البادئات (على الرغم من تصميم العديد منها وتقديم نتائج مختلفة) لتضخيم منطقة من جين 16S rRNA. بالإضافة إلى مواقع الربط التمهيدي المحفوظة بشكل كبير ، تحتوي تسلسلات الجينات 16S rRNA على مناطق متغيرة للغاية يمكن أن توفر تسلسلات توقيع خاصة بالأنواع مفيدة لتحديد البكتيريا. نتيجة لذلك ، أصبح التسلسل الجيني 16S rRNA سائدًا في علم الأحياء الدقيقة الطبية كبديل سريع ورخيص (رغم أنه غير دقيق) لطرق النمط الظاهري لتحديد البكتيريا. على الرغم من أنه كان يستخدم في الأصل لتحديد البكتيريا ، فقد وجد لاحقًا أن تسلسل 16S قادر على إعادة تصنيف البكتيريا إلى أنواع جديدة تمامًا ، أو حتى أجناس. كما تم استخدامه لوصف الأنواع الجديدة التي لم يتم استزراعها بنجاح.


ما هو 16S rRNA

16S rRNA هو نوع من الرنا الريباسي المسؤول عن تكوين الوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم بدائية النواة. بشكل ملحوظ ، حجم 16S rRNA هو 1542 nt. بشكل عام ، لها دور هيكلي مشابه للرنا الريباسي في الوحدة الفرعية الكبيرة لسقالة بروتينات الريبوسوم في مواقع محددة. علاوة على ذلك ، فإنه يسهل ربط الوحدة الفرعية الصغيرة بالوحدة الفرعية الكبيرة من خلال التفاعل مع 23S rRNA في الوحدة الفرعية الكبيرة.

الشكل 1: هيكل 16S الرنا الريباسي

علاوة على ذلك ، يتكون الهيكل ثلاثي الأبعاد لـ 16S rRNA من أربعة مجالات. أيضًا ، تحتوي النهاية 3 & # 8242 من الرنا الريباسي 16S على تسلسل ti- Shine-Dalgarno ، والذي يمكن أن يرتبط بتسلسل Shine-Dalgarno من mRNA ليتم ترجمته بواسطة الريبوسوم. بشكل عام ، على mRNA ، يحدث هذا التسلسل حول القواعد الثمانية المنبع لكودون البدء ، AUG. من ناحية أخرى ، فإن 16S rRNA مسؤول عن تثبيت اقتران الكودون ومضاد الكودون في موقع A للريبوسوم.


تتوفر قواعد بيانات ribosomal RNA BLAST الجديدة على خدمة الويب BLAST وللتنزيل

لدينا مجموعة منسقة من التسلسلات المرجعية للحمض النووي الريبي الريبوزومي (الرنا الريباسي) (المواقع المستهدفة) مع مصادر الكائنات الحية التي يمكن التحقق منها والأسماء الحالية. هذه المجموعة ضرورية لتحديد وتصنيف بدائية النواة (البكتيريا والعتائق) والعينات الفطرية بشكل صحيح (الجدول 1). لتوفير وصول سهل إلى هذه التسلسلات ، أضفنا مؤخرًا ملف قواعد بيانات rRNA / ITS قسم في صفحة بلاست النيوكليوتيدات لهذه التسلسلات المستهدفة التي تجعل من الملائم التعرف بسرعة على الكائنات الحية المصدر (الشكل 1)

الجدول 1. NCBI برعاية تسلسلات الرنا الريباسي المستهدفة متاحة الآن كقواعد بيانات بلاست.

الشكل 1. قائمة اختيار قاعدة البيانات في صفحة BLAST للنيوكليوتيدات والنيوكليوتيدات مع تحديد زر اختيار قاعدة بيانات rRNA / ITS.

سيؤدي استخدام قواعد البيانات هذه لتحديد الهوية إلى تسريع عمليات البحث وتزويدك بالنتائج الأكثر إفادة. إذا كنت ترغب في توسيع نطاق البحث ليشمل تسلسلات 16S rRNA غير المنسقة ، فقم بتغيير الملف إلى جمع النوكليوتيدات (nr / nt) قاعدة البيانات. قد ترغب أيضًا في تعيين ملف الكائن الحي تصفية إلى مجموعة اهتماماتك التصنيفية.

يمكنك أيضًا تنزيل قواعد البيانات الجديدة هذه من دليل BLAST db FTP لاستخدامها في عمليات البحث المحلية بلاست.


تسلسل الرنا الريباسي 16S من الجيل التالي

يتم استعمار العديد من مواقع الجسم البشري من قبل مجتمعات معقدة من الميكروبات ("الميكروبيوم البشري") في كل من الحالات الصحية والمرضية المختلفة. غالبًا ما يكون من الصعب ، أو حتى المستحيل ، التوصيف الكامل للعينات متعددة الميكروبات شديدة التنوع من خلال تقنيات الاستخدام السريري الشائع:


الشكل 1. أمثلة على التسلسل الجيني التقليدي للرنا الريباسي 16S ينتج من عزلة بكتيرية وعينة متعددة الميكروبات. بالنسبة للعزل البكتيري (أعلى) ، تنتج بيانات تسلسل Sanger مخططًا كهربيًا نظيفًا يمكن استخدامه لتوفير تصنيف تصنيفي على مستوى الأنواع. بالنسبة للعينة متعددة الميكروبات (أسفل) ، يولد تسلسل سانجر مخططًا كهربيًا مختلفًا لكل نوع موجود ، مما ينتج عنه إشارة مختلطة غير قابلة للتفسير.
  • يعتمد التحديد المستند إلى الثقافة على قدرة الكائنات الحية على النمو والتكاثر في المختبر. لذلك ، فإن الكشف عن الكائنات الدقيقة أو بطيئة النمو ، أو تلك التي أصبحت غير قابلة للتشغيل بسبب المعالجة (مثل عينات الأنسجة المضمنة بالبارافين المثبت بالفورمالين) أو أثناء التخزين (مثل اللاهوائية التي تعرضت للأكسجين) محدودة. علاوة على ذلك ، يمكن تصنيف عدد محدود فقط من الأنواع عمليا من خلال هذا النهج.

الشكل 2. تكبير عالي القوة لتشغيل تسلسل من الجيل التالي. تمثل كل بقعة فلورية جزيء DNA فرديًا يخضع للتسلسل. يشير لون البقعة إلى هوية النيوكليوتيدات التي يتم استجوابها خلال دورة التسلسل الحالية. صورة من Shendure ، Porreca et al. العلوم (2005).

على عكس الأساليب التقليدية ، فإن الجيل التالي من تسلسل الحمض النووي (يُطلق عليه بدلاً من ذلك "NGS" أو "التسلسل عالي الإنتاجية" أو "التسلسل المتوازي الشامل" أو "التسلسل العميق") يوفر بيانات تسلسل مستقلة من ملايين جزيئات الحمض النووي الفردية (الشكل 2) ، مما يسمح بتصنيف كل جزء بشكل مستقل.

تمتد هذه القدرة الفريدة على مزايا الطرق الجزيئية الحالية من خلال السماح لنا بفهرسة الكائنات الحية الموجودة حتى داخل المجتمعات البكتيرية متعددة الميكروبات شديدة التعقيد ، مباشرة من عينات المرضى.

معلومات عن الفحوصات المتوفرة

يقدم مختبرنا حاليًا تسلسل الحمض النووي عالي الدقة للجيل القادم من Illumina للعينات السريرية التي تحتوي على العديد من قوالب الحمض النووي البكتيري. يتم التحقق من صحة الطرق لغرض التشخيص الجزيئي السريري ورعاية المرضى. تتوفر أيضًا خدمات البحث - يرجى الاتصال بنا للحصول على معلومات إضافية.

يتوفر هذا الاختبار كاختبار انعكاسي للعينات التي من المتوقع أن تكون متعددة الميكروبات بناءً على نطاق واسع من تفاعل البوليميراز المتسلسل البكتيري.

اتصل بـ [email protected] للحصول على التفاصيل أو الأسئلة.


التقارير السريرية

عند الانتهاء من الاختبار ، يتم إصدار تقرير يصف نتائج تسلسل الجيل القادم من 16S. لعرض نموذج تقرير ، انقر هنا أو الصورة المصغرة على اليسار.

للحصول على معلومات إضافية حول كيفية تقديم طلب واستلام تقرير ، يرجى الاتصال بنا!


ما هو المرجع 16S rRNA؟ - مادة الاحياء

سيبدأ هذا التدريب بعرض تقديمي لخط أنابيب 16S (http://lotus2.earlham.ac.uk/) في بيئة غالاكسي.

سيمكن هذا من المعالجة المسبقة للبيانات التي تنتقل من القراءات الأولية إلى جداول التصنيف وأشجار النشوء والتطور.

سيقدم الجزء الثاني من التدريب نظرة عامة على البيئة العددية ويشارك بالكامل في R.

المعالجة والتحليل الإحصائي لتجارب ميتاجينومية 16S rRNA باستخدام خط أنابيب R & amp Lotus.
ستكون الخطوات التحليلية التالية من البيانات الأولية إلى النتائج القابلة للإبلاغ على البرنامج:

  • تخطيط التجارب الميتاجينومية وتنفيذها وتحليلها
  • تحليل بيانات تسلسل amplicon بأدوات محدثة وكيفية زيادة جودة ASVs و OTUs ، ومتى يتم استخدام أي تقنية
  • بعد تجميع ASVs لتجنب الإيجابيات الكاذبة داخل الجينوم ASV
  • العمل مع تجارب الكتلة الحيوية المنخفضة ، وإزالة التلوث الخارجي في عدة سيناريوهات
  • سير عمل التحليل الذي يركز على البيئة الرقمية لكل من الدراسات القائمة على التسلسل الميتاجينومي والدراساتي
  • تحليل تنوع ألفا / بيتا
  • إحصائيات أحادية المتغير لتحديد الأنواع المخصبة في مجموعات العينة
  • إحصائيات متعددة المتغيرات والتصور لتحديد مجموعات العينات
  • تقييم المجتمعات الميكروبية على أساس المبادئ البيئية وتوزيع الأنواع

التدريب مخصص للأشخاص الذين لديهم بعض الخبرة مع R. إذا لم تكن لديك خبرة مع R ، فيمكنك متابعة تدريبنا على مقدمة R أولاً.

المدربون

فالك هيلدبراند

فالك هيلدبراند خبير في المعلومات الحيوية لديه شغف بالنظم البيئية الميكروبية والتطور البكتيري وتطوير أنظمة حسابية للتعامل مع هذه الموضوعات من منظور مشترك. انضم فالك إلى معهد إيرلهام في أوائل عام 2019 ، حيث ستقوم مجموعة هيلدبراند الجديدة (أيضًا في معهد كوادرام) بتطوير أدوات ميتاجينومية لتتبع السلالات البكتيرية بدقة عالية ، للتنبؤ بقدراتها الجينية واستكشاف ارتباطاتها بالأمراض.

خلال مسيرته المهنية المبكرة ، كان فالك يعمل في جامعة كونستانس (ألمانيا) وجامعة ساسكس (المملكة المتحدة) على التطور البكتيري وتتبع تفشي مسببات الأمراض من خلال متابعة التغييرات في جينوماتها. انتقل من وجهة نظر مركزية الجينوم إلى وجهة نظر ميتاجينومية للنظم البيئية الميكروبية بأكملها ، وعمل خلال الدكتوراه في جامعة بروكسل (بلجيكا) على الارتباطات البكتيرية بالأمراض المعقدة مثل مرض التهاب الأمعاء والسمنة والسكري. لهذا ، طور فالك خطوط أنابيب المعلومات الحيوية لمعالجة بيانات 16S (LotuS) وكذلك الأدوات الإحصائية.

خلال فترة ما بعد الدكتوراه في EMBL Heidelberg (ألمانيا) ، واصل فالك بحثه حول الارتباط بالميكروبيوم البشري للأمراض المعقدة مثل مرض السكري ومرض باركنسون ، من بين أمور أخرى. سرعان ما تطورت اهتماماته لتتبع السلالات في مجموعات البيانات الميتاجينومية ، بالإضافة إلى تجميع الجينومات de novo من metagenomes. يتم تطبيق هذه التقنيات في الغالب على ميكروبيوم أمعاء الثدييات. ومن اهتماماته الأخرى علم الميتاجينوميات البيئية. على سبيل المثال ، أثبت في عام 2018 أن المزيد من الفطريات في التربة ترتبط عادةً بمقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية ، وهذا صحيح على المستوى المحلي ولكن أيضًا على المستوى العالمي.

إزجي أوزكورت

ولد إزجي في اسطنبول بتركيا. درست البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة في جامعة الشرق الأوسط التقنية في أنقرة وحصلت على بكالوريوس العلوم. في عام 2014. واصلت تعليمها في كلية علم الأحياء في نفس الجامعة حيث حصلت على درجة الماجستير. دبلوم عام 2015.

تابعت إزجي اهتمامها بالبيولوجيا التطورية وواصلت دراستها في معهد ماكس بلانك للبيولوجيا التطورية في ألمانيا ، حيث عملت ضمن مجموعة علم الجينوم البيئي كطالب دكتوراه. حصلت على درجة الدكتوراه عام 2020.

يعمل Ezgi حاليًا كباحث PostDoc في مجموعة Hildebrand. اهتماماتها الرئيسية هي تحليل بيانات الميتاجينوميات والانتقال الرأسي للمجتمعات الميكروبية.

يواكيم فريتشر

درس يواكيم فريتشر المعلوماتية الحيوية في درجتي البكالوريوس والماجستير. دخل إلى علم الميتاجينوميات في نهاية ماجستير العلوم وكتب أطروحته حول المصنف التصنيفي القائم على k-mer للقراءات metagenomic باستخدام مرجع البروتين.

يحاول Joachim الآن استخدام النهج القائم على k-mer بالإضافة إلى طرق أخرى لتحسين دقة التصنيف التصنيفي واستدعاء SNP لمستوى الإجهاد. كما أنه يسعى جاهدًا لتعلم وتطبيق طرق جديدة على البيانات البيولوجية وجعلها فعالة باستخدام ++ C.

ستيفانو رومانو

درس ستيفانو رومانو في جامعة "سابينزا" في روما وأكمل درجة الدكتوراه في معهد ماكس بلانك للأحياء الدقيقة البحرية في بريمن بألمانيا. قبل الانتقال إلى معهد كوادرام للعلوم البيولوجية ، عمل في جامعة كوليدج كورك في أيرلندا وفي جامعة فيينا ، النمسا.

يتبع مسار ستيفانو الوظيفي وجهة نظر الفيلسوف الصيني لاو تزو ، الذي قال "الحياة عبارة عن سلسلة من التغيرات الطبيعية والعفوية". وقد شارك في العديد من المشاريع التي تبحث في الكائنات الحية الدقيقة البحرية والمياه العذبة ، والبكتيريا التي تعيش بحرية والبكتيريا التكافلية ، والجوانب الميكروبيولوجية الأساسية وتطبيقات التكنولوجيا الحيوية. تندرج كل هذه الموضوعات في إطار اهتمامه الرئيسي بفهم الآليات التي تستخدمها البكتيريا للتفاعل مع مضيفها وميكروباتها في بيئة متغيرة.

في معهد كوادرام ، يدرس ستيفانو رومانو دور الجراثيم البشرية في الشيخوخة ، مع التركيز بشكل خاص على محور الجراثيم - الدماغ - القناة الهضمية لفهم آليات التفاعل التي يقوم عليها التفاعل بين الكائنات الحية الدقيقة للمضيف وترجمة هذه النتائج إلى تدخلات علاجية محسنة. وهو أيضًا مدير منشأة زرع الميكروبيوتا البرازية بالتعاون بين معهد كوادرام للعلوم البيولوجية ومستشفى نورفولك ونورويتش الجامعي.

أنجيلا ديل كاستيلو إيزكيردو

أنجيلا ديل كاستيلو إيزكويردو هي حاصلة على درجة الماجستير في العلوم من قبل طالبة دراسات عليا في مجال الأبحاث ضمن مجموعة هيلدبراند كجزء من Gut Microbes and Health ISP. إنها تدرس التركيب الميكروبي من منظور متعدد المسارات عبر أمراض مختلفة. تشمل اهتماماتها البحثية علم البيئة الميكروبي والتطور ، وعلم الوراثة السكانية والتسبب البكتيري.

قبل انضمامها إلى المصرف ، حصلت على درجة البكالوريوس (مع مرتبة الشرف) في علم الأحياء من جامعة يورك في عام 2019 ، حيث شرعت في مشروع للتحقيق في عوامل فصل الحمض النووي المتضمنة في فصل البلازميد وإجراء أطروحة تدرس الآلية المسؤولة عن فصل نسخة منخفضة. عدد البلازميد في Sulfolobus solfataricus أركيون في مجموعة باريلا

ريبيكا أنسورجي

درست ريبيكا أنسورج في جامعة بريمن بألمانيا حيث حصلت على درجة البكالوريوس في علم الأحياء وماجستير في علم الأحياء الدقيقة من كلية ماكس بلانك لأبحاث الأحياء الدقيقة البحرية. حصلت على درجة الدكتوراه من معهد ماكس بلانك لعلم الأحياء الدقيقة البحرية في عام 2019 ، حيث درست التعايش بين الميكروبات الحيوانية باستخدام علم الميتاجينوميات. إنها مفتونة بتنوع السلالات ، وآثارها في أنظمة وتفاعلات الميكروبات المضيفة.

ريبيكا حاليًا ما بعد الدكتوراه في مجموعة هيلدبراند في Quadram Institute Bioscience ، مما يعمق أبحاثها حول التباين على مستوى السلالة الميكروبية وتنوع pangenome الميكروبي في ميكروبيوم الأمعاء البشرية. إنها مهتمة بشكل خاص بإلقاء الضوء على أهمية هذا التنوع الدقيق في الصحة والمرض

نيكولا سورانزو

يعمل نيكولا سورانزو في معهد إيرلهام (EI) منذ عام 2014 كجزء من مجموعة البنية التحتية للبيانات والخوارزميات. يدير خادم ويب Galaxy يستخدم لإجراء تحليلات المعلوماتية الحيوية على نطاق واسع بطريقة يسهل الوصول إليها وقابلة للتكرار وشفافة. يتعاون Nicola منذ سنوات عديدة في تطوير نظام مفتوح المصدر لمنصة Galaxy وأدوات وسير عمل Galaxy.
شارك في تأليف أكثر من 25 بحثًا في المجلات العلمية التي تمت مراجعتها من قبل الزملاء ، كما أنه يقدم تدريبات منتظمة إلى النجارة وشبكة جالاكسي للتدريب.
منذ عام 2018 ، يعمل نيكولا أيضًا كمنسق تقني لـ ELIXIR-UK ، العقدة البريطانية لـ ELIXIR (وهي منظمة لعموم أوروبا تنسق موارد علوم الحياة في بنية تحتية بحثية واحدة). بالإضافة إلى ذلك ، يعد Nicola أحد رواد مجتمع Galaxy في ELIXIR.
قبل انضمامه إلى EI ، أكمل Nicola درجة الماجستير في علوم الكمبيوتر من جامعة Udine ودرجة الدكتوراه في الجينوم الوظيفي والهيكلية في SISSA ، Trieste ، ثم عمل لمدة 5 سنوات في Systems Biology و Galaxy في CRS4 ، إيطاليا.


باتو ، إم إل ، وماينبورغ ، ك. كولد سبرينج هاربور سيمب. كمية. بيول., 35, 497 (1970).

روز ، تي ك ، موستيلر ، آر دي ، ويانوفسكي ، سي. J. Moi. بيول., 51, 541 (1970).

كولي ، دبليو ، سميث ، آي ، وأويشي ، إم ، جيه مول. بيول., 56, 117 (1971).

روسيت ، ر. ، منير ، ر. ، وجوليان ، ج. ثور. شركة شيم. بيول., 46, 87 (1964).

زيمرمان ، ر. أ ، و ليفينثال ، إل. جيه مول. بيول., 30, 349 (1967).

بريمر ، هـ ، ويوان ، د. جيه مول. بيول., 38, 163 (1968).

مولر ، ك. ، وبريمر ، هـ. جيه مول. بيول., 38, 329 (1968).

أندرسون ، Z.H ، بروك. الولايات المتحدة نات. أكاد. علوم., 32, 120 (1946).

بريمر ، هـ ، ويوان ، د. بيوكيم. بيوفيز. اكتا, 169, 21 (1968).


معلومات الكاتب

الانتماءات

معهد Carl R. Woese لبيولوجيا الجينوم ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، شامبين ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية

نام-فونج نجوين وتاندي وارنو وأمبير براين وايت

قسم الهندسة الحيوية ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، شامبين ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم علوم الكمبيوتر ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، شامبين ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية

مركز المعلوماتية الحيوية والبيولوجيا الحاسوبية ، جامعة ميريلاند ، كوليدج بارك ، كوليدج بارك ، دكتوراه في الطب ، الولايات المتحدة الأمريكية


يعتمد الكثير من التصنيف الميكروبي والتحليلات الميتاجينومية في الوقت الحاضر على دراسات الجين البكتيري 16S الريبوسومي RNA (16S). 16S rRNA هو أحد مكونات الوحدة الفرعية الصغيرة 30S من الريبوسوم بدائية النواة ، وهو جين أساسي في جميع البكتيريا والعتائق. يبلغ طول الجين المقابل حوالي 1500 قاعدة ، ويحتوي على مناطق محمية للغاية ومتغيرة ، مما يجعله علامة تصنيفية مثالية. عادةً ما يتم استخدام البادئات المصممة لتتناسب مع المناطق المحفوظة في جين 16S لتحديد تسلسل الحمض النووي الكامل عبر تضخيم PCR. يوفر تسلسل المناطق المتغيرة بين البادئات معلومات تصنيفية كافية لمطابقة كل جزء من الحمض النووي المتضخم بقاعدة بيانات لتسلسلات 16S المعروفة ويوفر تحديدًا مفترضًا للكائن الحي الذي يحتوي على جزء الحمض النووي هذا في جينومه. يمكن تمييز معظم البكتيريا ، إن لم يكن كلها ، عن طريق تسلسل الأمبليكونات المشتقة من إحدى المناطق المتغيرة التالية: V1-V3 أو V3-V4 أو V3-V5.

لدراسة علم الميتاجينوميات ، فإن تسلسل 16S له قوة كبيرة ، لأن هذه الطريقة تختار تلقائيًا الحمض النووي البكتيري فقط للتضخيم والتسلسل وتوفر تسلسلًا صغيرًا فعالًا للغاية ومفيدًا من الناحية التصنيفية لقياس وفرة كل تصنيف. تم تطوير العديد من الأدوات لتحديد تصنيف تسلسل الميتاجينوم 16S ، مثل SINA المدمج في SILVA ، والمصنف في RDP و QIIME. يلف QIIME اللاحق العديد من الحزم التي يمكن استخدامها للتعامل مع عمليات متعددة وبالتالي أصبحت الأداة المهيمنة.

خدمات تسلسل 16S rRNA في Creative Biogene

تقدم Creative Biogene خدمة التسلسل لجين 16S rRNA من مستعمراتك البكتيرية أو الفطرية بسرعة وفعالية. لتحديد المجتمع الميكروبي في عينتك ، نقدم خدمة شاملة تقوم باستخراج الحمض النووي ، وتفاعل البوليميراز المتسلسل ، والتسلسل والتجميع لتوفير وقتك على المنصة.

توفر Creative Biogene أيضًا خدمات تحليل المعلومات الحيوية المتقدمة ، بما في ذلك 1) تحليل ميتاجينومي 16S rRNA 2) التعيين التصنيفي وقراءة تقدير الوفرة لجميع OTUs وصولاً إلى مستوى الأنواع 3) تقدير الوفرة لـ OTUs البكتيرية والأثرية مع مراعاة عدد النسخ الخاصة بالنسب من جينات العلامة . كخدمة إضافية ، ستقوم Creative Biogene أيضًا بعزل وتنقية الحمض النووي عالي الوزن الجزيئي من مواد البدء المختلفة.

التطبيقات:
• تسلسل الجينات 16S الرنا الريباسي
• 16S الرنا الريباسي تحليل ميتاجينوم
• عزل وتنقية الحمض النووي
• تحديد الأنواع البكتيرية

مزايا:
• جودة عالية
• تحول سريع وموثوق
• خدمة عملاء مخصصة يسهل الوصول إليها

المرجعي
1. Hao، Y.، Pei، Z.، Brown، S.M. (2017) المعلوماتية الحيوية في تحليل الميكروبيوم. طرق في علم الأحياء الدقيقة. 44: 1-18.

الشكل 1 الشكل 1. التمثيل التخطيطي لل 16 rRNA من الإشريكية القولونية.
(طرق في علم الأحياء الدقيقة 2017)


مبادئ وسير عمل 16S / 18S / ITS Amplicon التسلسل

توضح هذه المقالة ماهية تسلسل أمبليكون 16S / 18S / ITS وكيف يعمل. فلنستعد للتعلم.

يستخدم تسلسل التضخيم 16S / 18S / ITS منصة تسلسل الجيل التالي / الثالث ويؤدي تسلسل إنتاجية عالية لمنتجات PCR من مناطق محددة مثل 16S rDNA / 18S rDNA / ITS / الجينات الوظيفية. يتغلب على عيوب بعض الكائنات الحية الدقيقة التي يصعب أو يستحيل استزراعها ، ويحصل على معلومات عن بنية المجتمع الميكروبي ، والعلاقات التطورية والارتباط الميكروبي بالبيئة في العينات البيئية.

ما هو 16S rDNA / 18S rDNA / ITS؟

  • 16 ثانية rDNA: 16S rDNA عبارة عن تسلسل DNA يقوم بتشفير وحدة فرعية صغيرة من الرنا الريباسي من بدائيات النوى بطول حوالي 1542 نقطة أساس. مع الحجم الجزيئي المعتدل ومعدل الطفرات المنخفض ، فإن 16S rDNA هو العلامة الأكثر استخدامًا في دراسة النظاميات البكتيرية. يتكون تسلسل 16S rDNA من 9 مناطق متغيرة و 10 مناطق محافظة ، وتعكس تسلسلات المنطقة المحفوظة العلاقات الجينية بين الأنواع ، بينما تعكس تسلسلات المنطقة المتغيرة الفرق بين الأنواع. يستخدم تسلسل 16S rDNA بشكل أساسي لتحليل تنوع البكتيريا أو العتائق.


الشكل 1 16S rDNA والتضخيم الاشعال

  • 18S rDNA: 18S rDNA عبارة عن تسلسل DNA يشفر الحمض النووي الريبي للوحدات الفرعية الصغيرة من الريبوسومات حقيقية النواة. مثل 16S rDNA ، يتكون تسلسل 18S rDNA أيضًا من مناطق محافظة ومناطق متغيرة (V1-V9 ، غياب V6). من بين المناطق المتغيرة ، يحتوي V4 على معلومات قاعدة البيانات الأكثر اكتمالاً وأفضل تأثير تصنيف ، وهو الخيار الأفضل والأكثر استخدامًا لملاحظات تحليل الجينات 18S rRNA. يعكس تسلسل 18S rDNA الاختلافات في الأنواع بين الكائنات حقيقية النواة في عينات معينة.


الشكل 2 18S rDNA والتضخيم التمهيدي

  • إنه: ITS (فاصل النسخ الداخلي) هو جزء من المنطقة غير النسخية لجين الرنا الريباسي الفطري. عادةً ما تتضمن تسلسلات ITS المستخدمة لتحديد الفطريات ITS1 و ITS2. لأنه في الفطريات ، يتم الحفاظ على جينات الرنا الريباسي 5.8S و 18S و 28S بشكل كبير ، في حين أن ITS يمكنها تحمل المزيد من الطفرات في العملية التطورية بسبب ضغط الانتقاء الطبيعي الأقل ، وتعرض تعدد الأشكال المتسلسل الواسع للغاية في معظم حقيقيات النوى. في الوقت نفسه ، يكون النوع المحافظ من أنظمة النقل الذكية متسقًا نسبيًا داخل الأنواع ، والاختلافات بين الأنواع (أو البقع أبدًا) واضحة. أجزاء تسلسل ITS صغيرة (بطول 350 نقطة أساس و 400 نقطة أساس ، على التوالي) وسهلة التحليل. لقد تم استخدامها على نطاق واسع في تحليل النشوء والتطور للفطريات المختلفة.


الشكل 3 ITS واشعال التضخيم

ما هو تسلسل أمبليكون 16S / 18S / ITS؟

يستخدم تسلسل أمبليكون 16S / 18S / ITS تسلسل Illumina أو PacBio لقراءة منتجات PCR التي يتم تضخيمها باستخدام بادئات عالمية مناسبة لواحدة أو عدة مناطق من 16S / 18S / ITS. من خلال الكشف عن تباين التسلسل ووفرة المنطقة المستهدفة ، يمكن الحصول على معلومات عن تصنيف الأنواع ووفرة ، وتركيب السكان ، وتطور النشوء والتطور ومقارنة المجتمع للعينات البيئية.

كيفية إجراء تسلسل أمبليكون 16S / 18S / ITS؟
باختصار ، تشمل الخطوات الرئيسية لتسلسل أمبليكون 16S / 18S / ITS إنشاء المكتبة ، والتسلسل ، وتحليل المعلوماتية الحيوية.

    : نوصي بطريقة إنشاء مكتبة الانصهار التمهيدي ، أي أن البادئات المدمجة مع بادئات التسلسل المستهدفة والمحول والفهرس والتسلسلات الأخرى يتم تصنيعها مسبقًا ، ثم يتم تضخيم أهداف الحمض النووي الجيني مباشرة بواسطة PCR. يتم تنقية مكتبات Amplicon وإعداد تجمع متساوي من مكتبات amplicon. يتم تحديد التخفيف المطلوب لإعداد القالب ويتبعه التسلسل.
  • التسلسل: تتضمن منصات التسلسل الحالية بشكل أساسي Illumina Miseq / HiSeq ومنصة التسلسل من الجيل الثالث.
    • Illumina NGS (MiSeq / HiSeq2500 / HiSeq4000): نظرًا لمحدودية طول القراءة ، يمكن لمنصة NGS تحديد منطقة متغيرة واحدة أو مناطق متغيرة مزدوجة أو مناطق متغيرة ثلاثية كمناطق مستهدفة للتسلسل. عند التسلسل ، يمكن استخدام القراءات (العلامات) المتسلسلة بالكامل فقط لمزيد من التحليل ، لذلك يجب أن تتبع مناطق التضخيم المختلفة بدقة استراتيجية التسلسل المقابلة. على سبيل المثال ، إذا اخترت V4 للتحليل ، فستكون هناك حاجة إلى تسلسل PE250 ، ولكن بالنسبة لمناطق V1-V3 ، يجب أن تكون استراتيجية التسلسل PE300. بهذه الطريقة فقط يمكن ضمان اكتمال التسلسلات. يتم تصفية البيانات الأصلية لإزالة القراءات منخفضة الجودة وترك بيانات نظيفة عالية الجودة لتحليلها لاحقًا.
    • تسلسل PacBio SMRT: على عكس NGS ، يمكن لمنصة التسلسل من الجيل الثالث تنفيذ تسلسل كامل الطول لـ 16S / 18S / ITS ، ومعدل محاذاة التسلسل ومعدل دقة تحديد الهوية أعلى من معدل NGS.

    غالبًا ما تُستخدم وحدات التصنيف التشغيلية (OTUs) لتصنيف مجموعات الأفراد المرتبطين ارتباطًا وثيقًا. بشكل عام ، إذا كان التشابه بين متواليات 16S rDNA / 18S rDNA / ITS المختلفة أعلى من 97٪ ، يمكن تعريف تلك التسلسلات على أنها OTU. يتوافق كل OTU مع تسلسل 16S rDNA / 18S rDNA / ITS مختلف ، أي أن كل OTU يتوافق مع نوع واحد. من خلال تحليل OTU ، يمكن معرفة التنوع الميكروبي ووفرة الكائنات الحية الدقيقة المختلفة في العينة.

    بعد ذلك ، بناءً على نتائج OTU والتعليقات التوضيحية للأنواع ، يتم إجراء تحليل تعقيد الأنواع وتحليل الفروق بين الأنواع. يتم توفير التحليل القائم على الأنواع وتحليل حجم تأثير LDA والمزيد من التحليل أيضًا.


    الشكل 4 سير عمل تسلسل أمبليكون 16S / 18S / ITS

    في CD Genomics ، يمكن لفريق الخبراء لدينا ذو الخبرة الواسعة مساعدتك على فهم المجتمعات الميكروبية بشكل كامل والاستفادة منها. بالإضافة إلى تسلسل أمبليكون 16S / 18S / ITS ، نقدم أيضًا خدمات الجينوم الميكروبية الأخرى ، بما في ذلك:

    1. Michelsen, C. F., Pedas, P., Glaring, M. A., Schjoerring, J. K., & Stougaard, P. (2014) ‘Bacterial diversity in greenlandic soils as affected by potato cropping and inorganic versus organic fertilization’, Polar Biology, 37(1), 61-71.
    2. Edwards, J., Johnson, C., Santosmedellín, C., Lurie, E., Podishetty, N. K., & Bhatnagar, S., وآخرون. (2015) ‘Structure, variation, and assembly of the root-associated microbiomes of rice’, وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية, 112(8), E911.
    3. Evans, C. C., Lepard, K. J., Kwak, J. W., Stancukas, M. C., Laskowski, S., & Dougherty, J., وآخرون. (2014) ‘Exercise prevents weight gain and alters the gut microbiota in a mouse model of high fat diet-induced obesity’, Plos One, 9(3), e92193.
    4. Shehab, N., Li, D., Amy, G. L., Logan, B. E., & Saikaly, P. E. (2013) ‘Characterization of bacterial and archaeal communities in air-cathode microbial fuel cells, open circuit and sealed-off reactors’, Appl Microbiol Biotechnol, 97(22), 9885-9895.
    5. Man, K. C., Au, C. H., Chu, K. H., Kwan, H. S., & Chong, K. W. (2010) ‘Composition and genetic diversity of picoeukaryotes in subtropical coastal waters as revealed by 454 pyrosequencing’, Isme Journal, 4(8), 1053.
    6. Lie, A. A. Y., Liu, Z., Hu, S. K., Jones, A. C., Kim, D. Y., & Countway, P. D., وآخرون. (2014) ‘Investigating microbial eukaryotic diversity from a global census: insights from a comparison of pyrotag and full-length sequences of 18s rrna genes’, أبيل إنفيرون ميكروبيول, 80(14), 4363-4373.
    7. Lu, L., Yin, S., Liu, X., Zhang, W., Gu, T., & Shen, Q., وآخرون. (2013) ‘Fungal networks in yield-invigorating and -debilitating soils induced by prolonged potato monoculture’, بيولوجيا التربة والكيمياء الحيوية أمبير, 65, 186-194.
    8. Orgiazzi, A., Lumini, E., Nilsson, R. H., Girlanda, M., Vizzini, A., & Bonfante, P., وآخرون. (2012) ‘Unravelling soil fungal communities from different mediterranean land-use backgrounds’, Plos One, 7(4), e34847.
    9. Lakshmanan, V., Ray, P., & Craven, K. D. (2017) ‘Rhizosphere sampling protocols for microbiome (16s/18s/its rrna) library preparation and enrichment for the isolation of drought tolerance-promoting microbes’, Methods Mol Biol, 1631, 349-362.

    Get cutting-edge science information from CD Genomics sent straight to your inbox every month.


    شاهد الفيديو: 16S rRNA Identification (كانون الثاني 2023).