<noframes id="frtzf"><form id="frtzf"></form>

<form id="frtzf"></form>
<address id="frtzf"><address id="frtzf"></address></address>

      <address id="frtzf"><listing id="frtzf"><meter id="frtzf"></meter></listing></address>

        行業動態INDUSTRY DYNAMIC

        集萬千寵愛于一身的GeoChip 5.0方法學文章見刊!

        來源:admin    發布時間:2020-10-27   閱讀數:475

        咚咚咚 …… GeoChip的忠實粉絲們,福利來了!GeoChip功能基因芯片是由周集中教授及其團隊研發,歷經最初的1.0版本至最新的5.0版本,已經歷了5代產品的升級和迭代。最新的GeoChip 5.0版本在探針數量、基因家族數、特異性、靈敏度和重現性等五大方面都比過往版本有大幅提升。針對該版本的全面介紹及與宏基因組在性能上的對比結果,近期已通過美國微生物學會旗下的期刊mSystems中刊登發表。美格基因作為GeoChip 5.0國內獨家代理商,致力于GeoChip在全國范圍內科研領域的推廣和應用,為廣大研究學者提供更好的產品和更優質的服務體驗。下文將針對文章中的內容,對GeoChip 5.0進行全面的展示和介紹。


        文章基本介紹:

        Title:Functional Gene Array-Based Ultrasensitive and Quantitative Detection of Microbial Populations in Complex Communities

        題目:基于GeoChip 5.0對樣本中復雜微生物群落的鑒定與多樣性分析

        作者:Zhou Shi, Huaqun Yin, Joy D. Van Nostrand, James W. Voordeckers, Qichao Tu, Ye Deng, Mengting Yuan, Aifen Zhou, Ping Zhang,  Naijia Xiao, Daliang Ning,  Zhili He,d Liyou Wu等等

        DOI: 10.1128/mSystems.00296-19

        發表期刊:mSystems

        影響因子:6.519

        發表時間:2019.06.18



        文章思路


        GeoChip 5.0的應用

        微生物室地球上最多樣化和無處不在的生命,對于地球生化循環、氣候變化、環境整治和農業應用中都是不可或缺的部分。目前已經有多重高通量測序技術用于研究微生物群落的多樣性和功能,如擴增子測序、宏基因和基因芯片等,其中特異性強、高靈敏度和重現性好的基因芯片得到廣泛的應用,并且基因芯片能直接靶向各種功能基因,對于評估微生物群落功能結構意義重大。GeoChip跟隨著研究發展升級到5.0版本,增加超過1000個功能基因家族,并且在特異性和靈敏度等方面都有顯著提高。


        GeoChip 5.0的優勢

        01總體特征

        最新版本的GeoChip 5.0包含了過往版本的功能基因家族,并且進行了更新和優化,如根據基因的序列相似性進行家族的重新劃分,并且根據最新的研究進展和數據庫更新增加超過1000個新基因家族,涵蓋了細菌、古菌和真菌。目前GeoChip的探針覆蓋了1517個基因家族,包括科研人員所關注的C、N、金屬穩態和有機物降解等,探針數量與特異性也是大幅提高,并且內置陽性對照和陰性對照排除背景干擾和假陽性。

        為了提高芯片雜交效率,作者設計了溫度與buffer成分摸索實驗,得到最佳的實驗條件為:buffer含10%甲酰胺和67℃。而所添加的DNA總量也會影響雜交效率,因此作者在上述已優化的條件下進行了DNA量摸索,推薦最佳添加量為:GeoChip 5.0S為500 ng,GeoChip 5.0M為1000 ng。

        GeoChip添加DNA總量摸索
        圖1 GeoChip添加DNA總量摸索


        02特異性與靈敏度

        GeoChip的探針序列需要與NCBI全庫中的非目標序列進行特異性分析,結果表明超過82.2%的探針與NCBI的非目標序列的相似度低于60%,沒有一個序列與非目標序列的相似度超過90%;超過93.8%的探針與非目標序列的連續匹配少于19bp;與非目標序列結合自由能大于-30kcal/mol的探針超過99.3%。以上實驗結果都完美符合與非目標序列相似性小于92%、連續匹配小于20bp和結合自由能大于-35kcal/mol的標準,說明具有高特異性(圖2.左圖)。

        與目標序列相似度達到98%的超過94%的探針,并且連續匹配大于45bp和結合自由能小于-70kcal/mol。為了進一步評估雜交特異性,芯片中內置一套938個PM(完美匹配探針)和938個MM(錯配探針),然后分別用DvH和H10的DNA進行試驗,發現超過96.8%的序列PM/MM大于10(圖2.右上圖),大大超過了陽性判定標準(PM/MM大于1.3)。

        作者評估靈敏度是采用了DvH和H10分別以不同的含量與土壤DNA進行混合得到總量為1000 ng的DNA,結果表明DvH在0.5 ng下檢測超過90%的探針,而H10需要在5 ng下才能達到同樣的程度(圖2.右下圖),推出這與DNA的GC含量有一定的關系(DvH的GC%為637%3%,H10的GC%為),因為A與T之間的鍵合能力弱于G與C之間。


        芯片特異性摸索;
        圖2.左圖:芯片特異性摸索;右上:DvH與H10的PM/MM實驗;右下:靈敏度摸索


        03重現性

        在土壤DNA的背景下,按不同的比例分別混入DvH與H10的DNA,檢測數據與加入的DNA比例做擬合分析,DvH的相關性達到0.952,H10達到0.961(圖3.a),其中部分基因呈現極強相關性(圖3.b)。作者還用土壤DNA按照不同的比例與鮭魚精子DNA混成成總量為1000 ng的DNA進行檢測,同樣檢測數據與DNA比例相關性強(圖3.d),部分基因也同樣出現極強相關性(圖3.e)。


        a:DvH與H10的相關性結果
        圖3.a:DvH與H10的相關性結果;b:DvH與H10部分強相關性基因;d:土壤與鮭魚精子混合DNA相關性結果;e:混合DNA中部分強相關性基因


        GeoChip和宏基因組對比

        作者為了證實GeoChip的實用性,采集了不同程度的重金屬污染的水體樣本,分別有L0(無污染)、L1(輕度污染)、L2(中度污染)和L3(重度污染),設置三個生物學重復,并且針對樣本測定了pH值、硝酸鹽和硫化物等多個環境影響因子。GeoChip結果表明在所有樣本中一共檢測到20295個基因,隨著污染程度加重,功能基因的豐富度顯著下降,并且共有114個與金屬穩態的基因家族在不同組之間出現明顯的豐度差異。CCA結果顯示7個環境因子與GeoChip結果高度相關。


        CCA分析
        圖4.CCA分析


        作者將上述的樣本同步進行宏基因組測序與分析,發現GeoChip檢測到的功能基因遠遠高于宏基因組(GeoChip檢測基因:58929±10,400;宏基因組:5,725±496),在L1與L0組比較時,GeoChip得到1987個差異基因,而宏基因組只得到789個差異基因,同樣的情況也出現在L2與L0的比較中。


        結論

        本文作者通過大量分析結果證明GeoChip5.0版本在探針數量、基因家族數、特異性、靈敏度和重現性等五大方面都比過往版本有大幅提升。新增加的基因家族也更適合于目前的科研需要。在實際樣本測序中,GeoChip也表現其優良的性能,在功能基因分析結果也明顯優于宏基因組。



        您可能還喜歡:
        生信分析軟件|VirMiner從宏基因組數據中挖掘、分析和整合病毒信號

        杠杠的!宏病毒組亮相Nature Reviews Genetics!



        分享到:
        彩票首页