細菌の遺伝子機能解明は、食品生産、薬理学、生態学など様々な分野の進展を牽引している。オミクス技術が高次元の表現型データを捕捉する一方で、それらをゲノムデータと関連付けることは困難であり、細菌遺伝子の40～60％が未解明のままである。このボトル…

遺伝子内容は生物の生物学的性質を制御しており、種間および同一種内の個体間で変化する。細菌ゲノムにおける遺伝子内容の変化を特定するツールは開発されているが、ヒトパンゲノムのような大規模な真核生物ゲノムのコレクションには適用可能なものは存在し…

レポジトリより wfmashはパンゲノム用のアライナーで、効率的な相同性マッピングと塩基レベルのアライメントを組み合わせている。MashMap 3.5を使用して配列間の近似マッピングを求め、WFA (Wave Front Alignment)を適用して塩基レベルのアラインメントを得…

系統（種、属、高次のクレード）における遺伝子の非消耗性は、多くのゲノムシーケンスプロジェクトがパンゲノームレベルに移行するにつれて重要性を増している。ほとんどの解析では、遺伝子を、調査対象となったすべてのゲノムに存在する「コア遺伝子」と、…

前回紹介しましたPPanGGOLiNのグラフですが、PPanGGOLiNはHDF-5というファイルフォーマットでパンゲノムを作成し、管理しています。出力ディレクトリにある.h5ファイルがこれに相当します。このファイルは、パンゲノム解析の結果を関連するパラメータや完全…

2024/09/26 推敲、9/27 追記 前回のパンゲノム解析の説明の続きとなります。 前回: https://kazumaxneo.hatenablog.com/entry/2024/08/28/163036 1、パンゲノムプロット パンゲノム解析結果を視覚化する最も一般的な方法は、x軸にゲノム数を、縦軸にコア遺伝…

Gephiは大規模なネットワークグラフを可視化・分析するためのオープンソースソフトウェアである。Gephiは3Dレンダリングエンジンを使ってグラフをリアルタイムに表示し、探索を高速化する。あらゆる種類のグラフの探索、分析、空間化、フィルタリング、クル…

2024/09/29 修正 パンゲノム解析は、細菌集団で起こる分子進化を探るための基本的な手法である。ここでは、パンゲノムデータを簡単に扱うことができるRフレームワークPagooを紹介する。Pagooはカプセル化されているため、複雑な分子情報や表現型情報をオブジ…

2024/09/03 追記, 9/５追記 微生物パンゲノム解析は、原核生物ゲノム中の遺伝子の有無を同定する。しかし、現在のツールでは、配列の多様性が高い種や、属や科のような分類学上の上位の種を解析する場合には限界がある。Roary ILP Bacterial core Annotation…

2024/08/29 推敲, 8/30追記, 9/3 誤字修正、補足*7追加, 9/10 画像追加, 9/20追記 今日はパンゲノム（pan-genome）解析について簡単に紹介します。パンゲノム解析とは、解析対象の種内の全ての株に存在する遺伝子や、一部の株にしか存在しない遺伝子のレパー…

配列決定されたゲノムの数が増え続けており、比較ゲノムのためのパンゲノムアプローチの開発が必要とされている。2016年に発表されたPanToolsは、パンゲノム構築、ホモロジーグループ化、パンゲノムリードマッピングを可能にするプラットフォームである。グ…

2024/03/22 追記 2024/06/18 コメント追加 パンゲノム解析は、1つのクレード内の単離株間で遺伝子含有量のばらつきが大きいため、細菌ゲノム解析において不可欠となっている。細菌ゲノムコレクションからパンゲノムを構築するための多くの計算手法が存在する…

原核生物ゲノムの可変性の主な原因は、遺伝子の水平移動（HGT）である。ゲノム可塑性領域（RGP）は、非常に可変性の高いゲノム領域に位置する遺伝子のクラスターである。その多くは、HGTによって生じたもので、ゲノムアイランド（GI）に相当する。これらの領…

2024/04/09 追記 2025/04/17 インストール追記 ゲノムワイド関連研究（GWAS）は、ヒトの医学やゲノミクスにおいて不可欠なものとなっているが、細菌を対象とした研究はほとんど行われていない。本発表では、パンゲノムの構成要素について、観察された表現形…

2024/02/26 追記 GraPPLEは、Graphia (Pubmed) によるパンゲノムグラフの可視化支援スクリプトです。細菌のパンゲノムグラフの活用法について学ぶためには、最近出たこちらの論文（link）がとても参考になりました。 Githubより GraPPLEのスクリプトは、バク…

Githubより pggb は入力配列から pangenome variation graph を作成する。pangenome variation graph は一般的な多重配列アライメントの一種で、ある生物種または生物群におけるゲノム要素の完全な集合をモデル化したものです。パンゲノムは、配列グラフの一…

Pangenomeグラフは、ゲノムコレクションの相互アラインメントを完全に表現するものである。このモデルは、構造的に複雑な領域を含む集団の全ゲノム多様性を研究する機会を提供する。しかしながら、パンゲノムグラフを用いた数百ギガスケールのゲノムの解析は…

従来の比較ゲノム解析と比較して、近年のパンゲノミクス研究は、種のゲノム動態、分類・同定、病原性、環境適応について、さらなる洞察をもたらしている。そこで、原核生物のパンゲノム動態を包括的にプロファイリングするために、古細菌23種、細菌1,481種（…

パンゲノムアプローチは細菌の比較ゲノム解析や進化解析に多く用いられているが、バイオインフォマティシャンのいない生物学者にはまだ難しいため、細菌パンゲノムの探索を容易にする革新的なツールが必要である。PanExplorerは、様々なゲノム解析とレポート…

2022/10/17 追記 2024/09/10 追記, 10/02 インストール手順変更 天然の細菌集団内の遺伝子分布をカタログ化することは、進化の過程や適応の遺伝的基盤を理解するために不可欠である。全ゲノム配列決定技術の進歩により、公開データベースに登録される細菌ゲ…

2022/06/30 エラー発生時の対処例追記 デスクトップパソコンを用いて数千のゲノムを同時に解析するために設計されたPangenome Analysis Toolkit (PATO)を発表する。このツールは、コアゲノムの定義やアクセサリーゲノムの特性といったパンゲノム解析の共通タ…

パンコムギ（Triticum aestivum L.）は最も広く栽培されている作物の一つであるが、増大する世界人口の予測需要に対応するために収量を増加させることが大きな課題である。気候変動に関連した収量損失は、21世紀半ばまでに17～31%に及ぶと予測されており（Ob…

2025/3/26 SNS追記 高品質の配列アセンブリは、個体の完全な遺伝情報を表現する究極の手段である。現在進行中のいくつかのパンゲノムプロジェクトでは、様々な種の高品質なアセンブリのコレクションが作成されている。ここでは、配列決定されたゲノムを2-3桁…

2022/303/29 リンク修正、コマンド修正 ゲノムレベルでは、微生物は対立遺伝子と遺伝子組成の両方において高い適応性を持っている。このような遺伝的形質は、異なる環境ニッチに対応して出現し、微生物群集の動態に大きな影響を与える可能性がある。この結果…

多くの分類群において高品質な複数のリファレンスゲノム配列が利用可能になったことで、分子進化のパターンやプロセスを高解像度で見ることができるようになった。しかし、真核生物のほぼすべての系において、複数のリファレンスハプロタイプの情報を活用す…

新しいパンゲノムグラフ構造であるpandoraと、バクテリアのパンゲノム全体のバリアントを同定するアルゴリズムを紹介する。バクテリアの適応性の多くは付属ゲノムに依存しているため、コアゲノムだけのSNPを解析する方法では満足のいく結果が得られない。Pan…

EDGARプラットフォームは、何千もの微生物ゲノムの事前計算されたオルソロジーデータのデータベースを提供するウェブサーバーで、比較ゲノミクスおよび系統学の分野で最も確立されたツールの一つである。EDGARは、事前に計算された遺伝子アラインメントに基…

PanACoTAはモジュール方式のパイプラインなので、ゲノムの準備、品質チェックとフィルタリング、アノテーション、パンゲノムの計算、コア・persistant遺伝子の定義、系統解析まで順番に進めることができますが、allコマンド（説明）を使えば、全部のプロセス…

2021 9/8 修正 2021 9/9 誤字修正 2021 9/10 prokkaのバージョンによるエラー修正 (依存するライブラリの関係でpython3.7の環境に導入するように修正した), --prodigalのオプション消去 2021 10/15 docker imageのコマンド追記 2021 10/18 annotate追記 2021…

Preprintより 原核生物のゲノム進化は、親から子への遺伝物質の垂直伝達と生物間の水平遺伝子伝達の両方によって引き起こされる（ref.1）。細菌の大規模なシーケンシング研究から、種内ゲノム含有量に大規模な違いが生じることが確認されている（ref.2）。こ…