宏基因组学又称为环境基因组学,是指对某一特定环境中微生物基因组进行分析,将获得的微生物组总DNA随机打断成短片段,并构建合适长度的插入片段文库,对这些文库进行双端高通量测序,研究环境微生物的功能活性、多样性、种群结构、进化关系以及它们与环境之间的关系。宏基因组测序具有通量高、速度快、信息全等特点,在鉴定低丰度的微生物群落、挖掘更多基因资源方面具有很大优势。

技术路线

技术路线

分析内容

    1. 数据预处理
    2. 基因组组装
    3. 基因预测及丰度分析
        3.1 基因预测及丰度统计
        3.2 基因表达量统计
        3.3 预测结果基本信息统计
        3.4 Core-pan基因分析
    4. 样品间相关性分析
    5. 基因数目差异分析
    6. 物种注释(NR_mate数据库)
        6.1 物种注释汇总表
        6.2 Krona分析
        6.3 物种丰度统计
        6.4 样品柱状图分析
        6.5 样品热图分析
        6.6 物种主成分分析
        6.7 样品聚类分析
        6.8 主坐标分析(PCoA)
        6.9 组间差异物种的Metastats分析
        6.10 组间差异物种的lefse分析
    7. 功能注释(GO、KEGG、COG、CAZy、CARD、PHI数据库)

备注:当分组内的生物学重复数目小于3时,诸如Metastat,LEFSe等统计分析皆没有统计学意义,将不进行此类分析。

部分分析结果展示
使用 Krona 对物种注释结果进行展示

使用 Krona 对物种注释结果进行展示

COG分类统计图
COG分类统计图

案例解析

肠道菌-胆汁酸-IL22轴调控多囊卵巢综合征发病
本研究收集了 43 名健康对照人群和 50 名 PCOS患者的粪便样本,进行宏基因组测序,同时收集血清样本进行胆汁酸检测,结果表明PCOS 患者普通拟杆菌 ( B. vulgatus ) 丰度显著升高导致肠道菌群异常,胆汁酸代谢是影响PCOS 患者肠道菌群异常的重要通路,胆汁酸通过肠道 ILC3 的 GATA3 通路刺激 IL-22 分泌,进一步促进白色脂肪棕色化以及抑制卵巢局部炎症改善PCOS表型。


参考文献:
X Qi, C Yun, et al. Gut Microbiome-Bile Acid-Interleukin-22 axis orchestrates polycystic
ovary syndrome. Natute medicine,2019.

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