The Integration of Genome Mining, Comparative Genomics, and Functional Genetics for Biosynthetic Gene Cluster Identification
Notice bibliographique
Résumé
Antimicrobial resistance is a worldwide health crisis for which new antibiotics are needed. One strategy for antibiotic discovery is identifying unique antibiotic biosynthetic gene clusters that may produce novel compounds. The aim of this study was to demonstrate how an integrated approach that combines genome mining, comparative genomics, and functional genetics can be used to successfully identify novel biosynthetic gene clusters that produce antimicrobial natural products. Secondary metabolite clusters of an antibiotic producer are first predicted using genome mining tools, generating a list of candidates. Comparative genomic approaches are then used to identify gene suites present in the antibiotic producer that are absent in closely related non-producers. Gene sets that are common to the two lists represent leading candidates, which can then be confirmed using functional genetics approaches. To validate this strategy, we identified the genes responsible for antibiotic production inPantoea agglomeransB025670, a strain identified in a large-scale bioactivity survey. The genome of B025670 was first mined with antiSMASH, which identified 24 candidate regions. We then used the comparative genomics platform, EDGAR, to identify genes unique to B025670 that were not present in closely related strains with contrasting antibiotic production profiles. The candidate lists generated by antiSMASH and EDGAR were compared with standalone BLAST. Among the common regions was a 14 kb cluster consisting of 14 genes with predicted enzymatic, transport, and unknown functions. Site-directed mutagenesis of the gene cluster resulted in a reduction in antimicrobial activity, suggesting involvement in antibiotic production. An integrated approach that combines genome mining, comparative genomics, and functional genetics yields a powerful, yet simple strategy for identifying potentially novel antibiotics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».