NAR發(fā)布全新噬菌體捕獲工具Prophage Hunter怎么用

與超過(guò)19.9萬(wàn)個(gè)細(xì)菌基因組相比，截至2019年4月26日，NCBI基因組中只有不到1.1萬(wàn)個(gè)噬菌體基因組。傳統(tǒng)噬菌體信息主要來(lái)源于從自然界中分離的噬菌體，這樣的獲取方式不僅存在隨機(jī)性，而且由于一些細(xì)菌生長(zhǎng)條件的特殊性限制，部分噬菌體信息難以獲取，而NGS技術(shù)的發(fā)展有助于解決以上問(wèn)題。

目前有幾種工具可以從細(xì)菌NGS數(shù)據(jù)中預(yù)測(cè)噬菌體序列，包括MARVEL、VirFinder、PHASTER、MetaPhinder、VirSorter、PhiSpy。其中只有PHASTER預(yù)測(cè)了原噬菌體區(qū)域的完整性，但也只是簡(jiǎn)單的將核酸、總基因、必需基因和噬菌體類(lèi)似基因的數(shù)量的分?jǐn)?shù)相加，忽略了原噬菌體在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)可能經(jīng)歷的突變事件。此外，所有基于數(shù)據(jù)庫(kù)的預(yù)測(cè)工具均只識(shí)別與其數(shù)據(jù)庫(kù)記錄類(lèi)似度最高的噬菌體。

Prophage Hunter整合了基于序列相似性的比對(duì)以及基于遺傳特征的機(jī)器學(xué)習(xí)分類(lèi)，旨在對(duì)原噬菌體是否具備活性進(jìn)行打分。同時(shí)，Prophage Hunter用戶可選跳過(guò)基于序列相似性的比對(duì)，這樣就增加了發(fā)現(xiàn)新噬菌體的概率。Prophage Hunter仍然如文中所述在幾個(gè)方面存在改善空間，但目前在預(yù)測(cè)活性噬菌體方面比現(xiàn)有工具具備更高精度。

應(yīng)用

運(yùn)用Prophage Hunter，我們可以充分利用不斷增長(zhǎng)的細(xì)菌NGS數(shù)據(jù)來(lái)挖掘原噬菌體信息。預(yù)測(cè)原噬菌體是否具備活性有助于研究細(xì)菌和噬菌體共進(jìn)化、噬菌體生理特性、尋找包括新型CRISPR系統(tǒng)在內(nèi)的細(xì)菌防御系統(tǒng)、定制合成噬菌體用于治療疾病等。Prophage Hunter希望可以吸引來(lái)自基因組學(xué)、微生物學(xué)、合成生物學(xué)和其他相關(guān)領(lǐng)域的廣泛用戶，并促進(jìn)這些領(lǐng)域的研究。

本次研究中Prophage Hunter臨床案例研究中分離得到的K. pneumoniae KP6512、A. baumannii AB8929和原噬菌體序列均保存在了國(guó)家基因庫(kù)生命大數(shù)據(jù)平臺(tái)（CNGBdb），項(xiàng)目編號(hào)：CNP0000380 。