本篇文章给大家谈谈宏基因,宏基以及宏基因检测能检查出什么对应的因宏知识点,希望对各位有所帮助,基因检测不要忘了收藏本站喔。查出
宏基因组 ( Metagenome)(也称微生物环境基因组 Microbial Environmental Genome, 或元基因组) 。是因宏由 Handelsman 等 1998 年提出的新名词, 其定义为“the genomes of the total microbiota found in nature” ,基因检测 即生境中全部微小生物遗传物质的总和。它包含了可培养的查出和未可培养的微生物的基因, 目前主要指环境样品中的宏基细菌和真菌的基因组总和。而所谓宏基因组学 (或元基因组学,因宏 metagenomics) 就是基因检测一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象, 以功能基因筛选和/或测序分析为研究手段,查出 以微生物多样性、宏基 种群结构、因宏 进化关系、基因检测 功能活性、 相互协作关系及与环境之间的关系为研究目的的新的微生物研究方法。一般包括从环境样品中提取基因组 DNA, 进行高通量测序分析,或克隆DNA到合适的载体,导入宿主菌体,筛选目的转化子等工作。
宏基因组学(Metagenomics)也称为元基因组学,是以样品中的微生物群落作为整体进行研究的学科。自然界中约有99%的微生物是不能在实验室条件下进行纯化培养的。宏基因组学研究不要求对每个微生物进行分离纯化培养,而是直接从样品中提取基因组DNA后进行测序分析。通过宏基因组测序,能够解释微生物群落多样性、种群结构、进化关系、功能活性及环境之间的相互协作关系,极大地扩展了微生物学研究范围。
目前宏基因组测序可以分为环境微生物多样性检测和宏基因组de novo测序。其中环境微生物多样性检测是指通过对环境中微生物16S rDNA高变区/ITS 的PCR扩增产物进行高通量测序,分析该环境下微生物群落的多样性和分布规律。宏基因组de novo测序是指对环境样品中所有微生物基因组DNA片段化后进行高通量测序,然后进行序列组装和基因注释,获得部分不可纯培养微生物的基因组序列,分析该环境下所有微生物基因集信息。
广义的metagenomics包括宏基因组测序和扩增子16S测序。16S测序相比宏基因组测序来说,价格更加便宜。利用16S技术对大量样本进行测序分析后,首先发现并阐明不同条件的样本间微生物组成以及多样性差异,然后挑选个别有代表性的样本,进行宏基因组测序,从而可以验证16S的分析结论、更加深入的阐明群落的功能情况,更好地说明微生物群落与环境之间的关系。可以简单的理解为,16S是指测了一部分的基因组的宏基因组。
宏基因组 :宏基因组测序是指对微生物群体进行高通量测序(我的理解是因为很多情况下,微生物群落很难分离,所以只能一堆微生物一起拿来测序分析了),分析特定环境中微生物群体基因组成及功能、微生物群体的多样性与丰度,进而分析微生物与环境、微生物与宿主之间的关系,发现具有特定功能的基因。宏基因组测序无需分离纯培养微生物,较大扩展了微生物资源的利用,为环境微生物群落的研究提供了有效工具。宏基因组深度测序可以揭示或估计环境中真实的物种多样性和遗传多样性,挖掘具有应用价值的基因资源,应用于开发新的微生物活性物质。宏基因组研究分两个方向:扩增子测序和全基因组测序。
扩增子 :扩增子(amplicon)为DNA或RNA扩增后的一段核苷酸序列。比如通过PCR扩增得到的某个基因的扩增片段。更简单的说,经过人工扩增的DNA片段或RNA片段、扩增产物。
扩增子测序 ,涉及特定序列位点的PCR扩增,通常是16S/18S rDNA。宏基因组的物种分类,一般用OUT(operational taxonomic unit),即可操作单元来表示。通常原生生物使用16S rDNA来衡量,真核生物的OUT使用18S rDNA来衡量。我的理解是,选取一段特别的DNA片段来测序,这段DNA还可以区分不同的菌落
为什么用16S,而不是其他15S或者17S呢
16SrRNA 为核糖体的RNA的一个亚基,16SrDNA就是编码该亚基的基因。细菌rRNA(核糖体RNA)按 沉降系数 分为3种,分别为5S、16S和23S rRNA。16S rDNA是细菌染色体上编码 rRNA相对应的DNA序列,存在于所有细菌染色体基因中。16SrDNA是细菌的系统分类研究中最有用的和最常用的分子钟,其种类少,含量大(约占细菌RNA含量的80%),分子大小适中,存在于所有的生物中,其进化具有良好的时钟性质,在结构与功能上具有高度的保守性,素有“细菌化石”之称。在大多数原核生物中rDNA都具有多个拷贝,5S、16S、23S rDNA的拷贝数相同。16S rDNA由于大小适中,约1.5Kb左右,既能体现不同菌属之间的差异,又能利用测序技术较容易地得到其序列,故被细菌学家和分类学家接受。
沉降系数 :沉降系数(sedimentation coefficient)用离心法时,大分子沉降速度的量度,等于每单位离心场的速度。或s=v/(ω^2*r)。s是沉降系数,ω是离心转子的角速度(弧度/秒),r是到旋转中心的距离,v是沉降速度。沉降系数以每单位重力的沉降时间表示,并且通常为1~200×10的-13次方秒范围,10的-13次方这个因子叫做沉降单位s,即1s=10^-13秒,沉降系数对于生物大分子来说,多数在(1~500)×10^-13秒之间,如血红蛋白的沉降系数约为4×10的-13次方秒或4s。
2011年,当时我被分配到了老东家综合楼514室的医口业务线小RNA组混。
做小RNA测序服务业务的技术支持。
某日,办公室里,同事A不知哪根筋堵塞,突发灵魂一问:“到底什么是小RNA?怎么定义?”
同事B比较皮,答案脱口而出:"就是很小的RNA呗!"
见此回答,大家一笑,也没把这个当回事,倒是有人看不下去了。
同事C:“这说法有点太不负责啊。小RNA一般包括miRNA、piRNA和siRNA三种RNA,这三种都是小RNA,咱公司小RNA测序针对的是18-40nt长度的小RNA,以miRNA为主。”
本着实事求是的心,那天晚上回去查了下相关资料。
小RNA的定义为:长度小于200nt的RNA,通常是非编码RNA。
发现同事B和C的回答都正确,但是都较为片面。不过,如果说这是一道价值2分的名词解释题的话,相较之下,同事B能得1分,同事C估计最多0.5分。
因为人家问的是小RNA是什么,人没问你小RNA包括哪几种,小RNA也不止这三种,而且小RNA的长度也说错了。
接下来问题来了,“根据同事B的推理方式,什么是宏基因组?”
可能会有人说:“宏基因组就是很’宏观‘的基因组啊!”
没错!太聪明了,一学就会啊。
不过呢,能给出这种回答的一般分两个极端,一种是什么也不知道瞎说,一种是真正理解此概念的洒家。
凡事向美好看齐,我姑且把上面的回答默认为是后者。
看似漫不经心,其实包藏玄机,但考试的时候这么回答注定是要得0分的。
可能这时候又有人会说:“宏基因组不是研究微生物群落的么?还宏什么?
宏基因组在维基百科上的定义是环境样本中基因组的总和 。
由于宏基因组学主要针对的是微生物群落研究,所以这个概念现在主要指特定环境样本中的微生物基因组总和 (图1)。
进一步对”宏“这个字的理解,可参考古代圣贤王阳明12岁的时候作的一首诗,叫《蔽月山房》:
山近月远觉月小,
便道此山大于月。
若人有眼大于天,
当见山高月更阔。
王阳明12岁的时候,思绪就如此放荡不羁了,那么不妨效仿一下。
环境样本可大可小,如果你以一座城市、一个省、一个国家或者是整个地球作为环境样本呢?(注意:这里假设有外星人,不然地球就是总体,而不是抽样得来的样本了。)
是不是可以说这里面所有的生物的基因组都可以归为宏基因组的一部分?
所有生物的基因组,岂不是包括人、马、牛、蟑螂、跳蚤、大肠杆菌……等的DNA。
很严格地根据定义,这也是宏基因组。
这样我们就很容易理解宏基因组的这个宏是什么意思了。
既然研究基因组的话,我们一个一个物种去测序就行了,为什么还会有宏基因组测序?
这存在技术层面的原因,需要解释一下为什么现在认为的宏基因组学研究主要针对的是环境微生物样本,而不是针对城市、国家的所有生物这种样本。
研究城市里所有DNA?
呃,……首先,难以操作不说,经费也是一个问题,而且城市里动植物与人的生态关系,多数我们肉眼可见,可以单独提取DNA去研究。
然而, 微生物之间的关系是肉眼不可见的,只能用实验的方式去了解,而且只有不到1%的微生物是可以分离培养,传统方法对微生物世界的认识主要集中于实验室纯培养的微生物物种,所以对微生物群落作为整体的认识远远落后于对其个体的研究。而宏基因组方法无须对微生物进行纯培养,从而可全面地对某一环境的微生物进行研究。
宏基因组就是宏观层面的基因组,这就没错了。只不过这些方法在现实中针对的是微生物。
既然叫宏,还有另一层意思。
就是说,宏基因组系列测序方法,可针对整个生物圈放眼量,小起指甲泥垢,中到瘤胃肠道(图2),大到山川河流,这些样本皆可收编测序。
作为豪放派湿人,此时我竟然情不自禁了,故做诗一首。
生物本无圈,奈何地球圆。
问君何所向?且看君划环。
上下十千米,纵横八万里。
耳鼻口肠胃,山海皆E 源。
这需要解释一下。
生物圈,地表生物有机体及其生存环境的总称。包括海平面以下深度约11千米、海平面以上10千米的范围。地球的周长,大约40000余公里(沿赤道),绕经线一圈大约39900多KM。毛泽东诗词有云:“坐地日行八万里,巡天遥看一千河。” E源,有两个意思,第一,我们带头大哥新创立的一个品牌叫E源基因,第二层意思,即所有来自Earth的样本。
布莱特杨
2019年3月24日
什么是宏基因组技术,宏基因
组技术也称微生物环境基因组
技术, 宏基因组即生境中全部
微小生物遗传物质的总和,包
含了可培养的和未可培养的微
生物基因, 目前主要指环境样
品中的细菌和真菌的基因组总
和,特定生物种基因组研究使
人们的认识单元实现了从单一
基因到基因集合的转变,宏基
因组研究使人们摆脱物种界限,
揭示更高层次的生命运动规律。
宏基因组是指特定环境全部生物遗传物质总和,决定生物群体生命现象.
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