《Microbiology Resource Announcements 0.7》:Genome sequences of four A1 subcluster Mycobacterium smegmatis bacteriophages
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为探索分枝杆菌噬菌体特性,研究人员开展从土壤样本中分离噬菌体并分析其基因组的研究。发现 Payneful 等 4 种属于 A1 亚群的噬菌体,其基因组含 6 个新开放阅读框。这为分子生物学和噬菌体疗法研究提供新资源。
Payneful、Marchy、Hami1 和 Sorpresa 是属于有尾噬菌体目(Caudoviricetes)的 A1 亚群有尾噬菌体,它们能感染耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)mc
2155 菌株。基于基因组长度和鸟嘌呤 - 胞嘧啶含量,它们与其他 A1 亚群噬菌体一致,其基因组包含 6 个新型开放阅读框。
噬菌体一直是分子生物学进步的重要源泉,从宿主限制酶到 CRISPR-Cas 系统。此外,分枝杆菌噬菌体因其能感染分枝杆菌物种,有潜力作为治疗药物,尤其是抗菌剂的替代品。
本研究中的噬菌体是从犹他州普罗沃收集的土壤样本中分离得到的。每个样本悬浮在 7H9 肉汤中,经 0.45μm 滤膜过滤。取一份滤液感染与顶层琼脂混合的耻垢分枝杆菌 mc2155 宿主细胞,然后铺在 7H10 琼脂平板上,在 37°C 孵育 2 天。用无菌微量移液器挑取产生的噬菌斑(直径 2.5 - 4.0mm,中心透明、边缘浑浊)。经过至少四轮噬菌斑纯化后,用 Middlebrook 7H9 肉汤覆盖几乎长满菌苔的 “网状平板”,室温孵育 2 小时,倾倒上清,再经 0.2μm 滤膜过滤,制备出高滴度裂解液(>1E109 PFU/mL)。按照制造商的方案,使用 Norgen 噬菌体 DNA 分离试剂盒从裂解液中提取 DNA,之后进行文库制备和测序。简言之,每个样本取 0.5μg DNA,按照制造商的建议,使用用于 Illumina 的 NEBNext Ultra DNA 文库制备试剂盒进行 DNA 文库制备,并为每个样本添加独特的索引。将 DNA 样本超声处理至 350bp 大小,然后对 DNA 片段进行末端修复、加 A 尾,并与 Illumina 测序的全长接头连接,进一步进行 PCR 扩增。PCR 产物经纯化(AMPure XP 系统),用安捷伦 2100 生物分析仪分析文库的大小分布,并通过实时 PCR 进行定量。使用 Illumina NovaSeq X PE150 和相应的测序试剂盒对全基因组进行测序,每个基因组产生 250 - 350 万个 150bp 的双端 reads。使用 TrimGalore v0.6.6 对 reads 进行修剪,最小长度设为 20 个碱基,最小 Phred 质量分数设为 20。修剪后的 reads 用 Unicycler 版本 0.5.0 或 Newbler v2.9 进行组装,然后用默认参数的 CONSED v2.9 进行验证。用 2% 醋酸双氧铀负染后,通过透射电子显微镜观察噬菌体。
将组装好的 fasta 文件导入 DNA Master v5.23.6,利用 Glimmer、GeneMark、BLASTN、HHpred、GeneMarkS、Starterator 和 Phamerator 生成的数据识别开放阅读框(ORF)。通过与相同的 BLAST 和 HHpred 比对结果,以及 Starterator 和 Phamerator 图谱进行比较,对 ORF 进行功能注释。所有工具均使用默认参数。使用相同的工具确定自动注释遗漏的 ORF 在 ORF 之间大间隙中的编码区域,某些情况下手动添加 ORF。使用 PhageScope 和 tRNAscan-SE 进行 tRNA 分析。通过最佳匹配核苷酸序列同源性搜索(与 A1 噬菌体 Maroc7 的同一性为 95.94%,覆盖率为 84%),这些基因组被归为 A1 簇。
在这 4 种噬菌体中发现了 6 个孤儿基因(orphams,定义为 e 值 < 1e?5 时无 BLAST 比对结果)。噬菌体的鸟嘌呤 - 胞嘧啶含量与宿主及其他 A1 亚群噬菌体一致,范围为 62.7% - 63.8%。这些基因组中未发现 tRNA,但 Sorpresa 的 ORF 68 似乎编码一种推定的转座酶。
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