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生信篇 | 宏基因組/宏轉(zhuǎn)錄組多功能分析軟件【HUMAnN】

來源: | 作者:/ | 發(fā)布時(shí)間: 2024-07-10 | 678 次瀏覽 | 分享到:



宏基因組學(xué)(Metagenomics)，又稱元基因組學(xué)，是以特定環(huán)境中的整個(gè)微生物群落為研究對(duì)象，無需分離培養(yǎng)，通過直接提取環(huán)境樣本的DNA進(jìn)行測(cè)序。該方法能夠研究環(huán)境微生物群落的結(jié)構(gòu)、物種分類、系統(tǒng)進(jìn)化、基因功能及代謝網(wǎng)絡(luò)等，廣泛應(yīng)用于微生物學(xué)領(lǐng)域。

宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(Metatranscriptome Sequencing/Metatranscriptomics)是一種從整體水平研究特定環(huán)境中所有微生物群落基因組轉(zhuǎn)錄情況和調(diào)控規(guī)律的方法。它以微生態(tài)微環(huán)境中的全部RNA為研究對(duì)象，結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)，從轉(zhuǎn)錄水平探討復(fù)雜微生物群落的變化，挖掘具有功能活性的基因。

簡(jiǎn)介

INTRODUCTION

文本介紹了一款專門應(yīng)用于宏基因組/宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行物種分類分析和功能（代謝）分析的多功能軟件——HUMAnN(HMP Unified Metabolic Analysis Network)，該軟件最早是由Curtis Huttenhower團(tuán)隊(duì)針對(duì)HMP項(xiàng)目而開發(fā)，截止目前已迭代了三個(gè)大版本， Github主頁地址：https://github.com/biobakery/humann。

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HUMAnN

<分析流程 >

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軟件底層邏輯基于分層式搜索模型來構(gòu)建：

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HUMAnN

<軟件特點(diǎn) >

  • 多組學(xué)注釋：不同組學(xué)水平的序列信息（基因家族、反應(yīng)物、酶、代謝途徑等）

  • 功能注釋精度：拼接后的reads進(jìn)行組裝，消除短序列帶來的誤差

  • 標(biāo)準(zhǔn)化方法：triangular normalization，將基因豐度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為(0，1)間的相對(duì)擴(kuò)增指數(shù)(PRK)

  • 可視化功能：Web頁面展示

  • 三大數(shù)據(jù)庫：chocophlan、Uniref50/90、Mapping

HUMAnN

<軟件安裝 >

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查看可用數(shù)據(jù)庫

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下載安裝數(shù)據(jù)庫

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設(shè)置數(shù)據(jù)庫位置

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運(yùn)行

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HUMAnN

<軟件優(yōu)勢(shì) >

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分層式搜索和純翻譯搜索在模擬腸道宏基因組上的對(duì)比

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分層式搜索和其他方法在計(jì)算微生物群COG豐度上的對(duì)比

總結(jié)

SUMMARY

HUMAnN通過將基因序列映射到已知基因家族，實(shí)現(xiàn)精確的功能注釋，并根據(jù)注釋結(jié)果重建微生物群落的代謝路徑，揭示其代謝潛力。

參考文獻(xiàn)

REFERENCES

1、Abubucker, Sahar, et al. "Metabolic reconstruction for metagenomic data and its application to the human microbiome." PLoS computational biology 8.6 (2012): e1002358.

2、Abubucker, Sahar, et al. "Metabolic reconstruction for metagenomic data and its application to the human microbiome." PLoS computational biology 8.6 (2012): e1002358.

3、Beghini, Francesco, et al. "Integrating taxonomic, functional, and strain-level profiling of diverse microbial communities with bioBakery 3." elife 10 (2021): e65088.