macでインフォマティクス

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NGS関連のインフォマティクス情報についてまとめています。

点変異も考慮して抗生物質耐性遺伝子を検出する PointFinder

 

 バクテリア間の遺伝子の水平伝播は、しばしば後天性抗菌剤耐性のメディエーターになると考えられている。しかし、抵抗性を付与するもう一つの重要な方法は突然変異抵抗性である。WGSは、水平伝播で獲得された耐性検出のための細菌分離株の表現型感受性試験に取って代わりうるものであることが以前に示されている(論文より ref.1.2)。バクテリアのクロモソーム突然変異へのマッピングのためのデータベースも結核菌に対して開発されている(ref.3)。足りないのは、ほとんどの細菌種で起こるクロモソームの点突然変異に起因した抗生物質耐性を容易に調べ解釈可能な結果を​​提供する適切なバイオインフォマティクス法である。

 この研究では、バクテリアのWGSデータにおいて、抗生物質抵抗性に関連するバクテリアのクロモソーム上の点突然変異検出のための新規ウェブツール、PointFinderが開発された。 PointFinderは、WGSデータを使い水平伝播で獲得された耐性遺伝子を検出する既存のWebサーバーツールResFinder、の拡張機能である。性能は、点突然変異を検出するためのマッピング法で比較され、両方の結果を表現型感受性試験の結果と比較して、これらの方法を標準的な表現型試験の代替として使用できる可能性を検証した。

 PointFinderは2つのデータベースで構成されている:fasta形式の全クロモソーム遺伝子データベース。およびコドン位置および置換に関する情報を含むクロモソーム突然変異データベース。 PointFinderは、BLASTnを使用して、クロモソーム遺伝子データベース内の各遺伝子のベストマッチを特定し、80%以上の同一性のヒットのみをさらに分析する。プログラムは、クエリの各位置(入力シーケンスで見つかったシーケンス)と、対象(データベースシーケンス)の対応する位置を比較する各アライメントを実行する。全てのミスマッチは保存され、クロモソーム突然変異データベースと比較される。ユーザーは、すべてのミスマッチを見たいのか、クロモソームデータベースのポジションにある既知のミスマッチだけを見たいのかを選択することができる。

 

 

インストール

依存

  • Biopython
  • Blast

Bitbucket

https://bitbucket.org/genomicepidemiology/pointfinder

git clone --recursive https://bitbucket.org/genomicepidemiology/pointfinder.git
cd pointfinder
./UPDATE_DB database
./VALIDATE_DB database

  

ラン

python pointfinder.py -i test.fsa -o OUTFOLDER -s e.coli 

 

 

webでは、ResFinderの機能の一部として利用可能。ResFinderは現在version3.0となっている。

https://cge.cbs.dtu.dk/services/ResFinder-3.0/

f:id:kazumaxneo:20180702210928p:plain

 アセンブリして作ったcontig配列かシーケンスデータなのかを指定する。ファイルを選択して、Uploadボタンをクリックしアップロードする。Upload完了後、自動で画面が切り替わるが、混雑しているときはそのまま停止してしまう場合がある。何度か繰り返せばうまく行く可能性もあるが、サーバーに負荷がかかっているのでしばらくしてからやり直すのが無難。

 

点変異を許容して検索するならChromosomal point mutationsにチェックを入れる。

f:id:kazumaxneo:20180702213138p:plain

 

f:id:kazumaxneo:20180702213140p:plain

 

出力例

CGE Server

f:id:kazumaxneo:20180702213307p:plain

ヒットした 抗生物質耐性遺伝子が表示される。

 

Chromosomal point mutationsにチェックが入っていれば、点変異により 抗生物質耐性遺伝子がコードするタンパク質のアミノ酸が変化するかどうかも調べられる。

f:id:kazumaxneo:20180703093308p:plain

f:id:kazumaxneo:20180703093221p:plain

 

検出される抗生物質耐性遺伝子一覧

https://cge.cbs.dtu.dk/services/ResFinder/database.php

 

引用

PointFinder: a novel web tool for WGS-based detection of antimicrobial resistance associated with chromosomal point mutations in bacterial pathogens
Ea Zankari Rosa Allesøe Katrine G Joensen Lina M Cavaco Ole Lund Frank M Aarestrup

Journal of Antimicrobial Chemotherapy, Volume 72, Issue 10, 1 October 2017, Pages 2764–2768