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Enregistrement W3120395810 · doi:10.1038/s41467-020-20199-9

Long-read metagenomics using PromethION uncovers oral bacteriophages and their interaction with host bacteria

2021· article· en· W3120395810 sur OpenAlexfundno aff
Koji Yahara, Masato Suzuki, Aki Hirabayashi, Wataru Suda, Masahira Hattori, Yutaka Suzuki, Yusuke Okazaki

Notice bibliographique

RevueNature Communications · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueBacteriophages and microbial interactions
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesJapan Society for the Promotion of ScienceMinistry of Education, Culture, Sports, Science and TechnologyInstitute of GeneticsUniversity of TokyoJapan Agency for Medical Research and Development
Mots-clésProphageMetagenomicsBiologyGenomeContigBacteriophageSalivaMicrobiomeGeneticsHuman microbiomeHuman viromeCircular bacterial chromosomeMicrobiologyGeneComputational biologyEscherichia coli

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Bacteriophages (phages), or bacterial viruses, are very diverse and highly abundant worldwide, including human microbiomes. Although a few metagenomic studies have focused on oral phages, they relied on short-read sequencing. Here, we conducted a long-read metagenomic study of human saliva for the first time using PromethION that requires a smaller amount of DNA than PacBio. Our analyses, which integrated both PromethION and HiSeq data of >30 Gb per sample, revealed N50 ranging from 187-345 kb and thousands of contigs with >1 kb accounting for > 99% of all contigs on which 94-96% of HiSeq reads were mapped. We identified hundreds of viral contigs (95 phages and 333 prophages on an average per sample); 0-43.8% and 12.5-56.3% of the “most confident” phages and prophages, respectively, didn’t cluster with those reported previously and were identified as novel. Our integrated analyses identified highly abundant oral phages/prophages, including a novel Streptococcus phage cluster and nine jumbo phages/prophages. Interestingly, 86% of the phage cluster and 67% of the jumbo phages/prophages contained remote homologs of antimicrobial resistance genes, suggesting their potential role as a source of recombination to generate new resistance genes. Pan-genome analysis of the phages/prophages revealed remarkable diversity, identifying 0.3% and 86.4% of the genes as core and singletons, respectively. Functional annotation revealed that the highest fraction of the core genes was enriched in phage morphogenesis, followed by the fraction enriched in host cellular processes. Furthermore, our study suggested that oral phages present in human saliva are under selective pressure for escaping CRISPR immunity. Importance Despite the abundance and grave implications oral bacterial viruses in health and disease, little is known regarding the different groups of oral bacterial viruses, their relative abundances under various conditions, and their activities. We provided answers to these questions for the first time utilizing a recently developed sequencer that can capture and sequence long DNA fragments, including viruses, and requires only a small amount of DNA input, making it suitable for analyzing human oral samples. We identified hundreds of viral sequences, including “jumbo” viruses and a distinctive group of highly abundant oral viruses, which often contained parts of antimicrobial resistance genes; the entire repertoire of these viral genes showed remarkable diversity and supported a recently proposed hypothesis that phages modulate oral microbiota through multiple mechanisms. We also revealed genomic signs of coevolution of viruses and host bacteria that have been missed in large viromic studies in humans.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,023
Tête enseignante GPT0,288
Écart entre enseignants0,265 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations84
Publié2021
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Résumé présentoui

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