日本語AIでPubMedを検索
ゲノムからKEGGオルソロジー（G2KO）パイプラインツールを用いた複数の微生物間での効率的なシステムワイド代謝経路比較
Efficient System Wide Metabolic Pathway Comparisons in Multiple Microbes Using Genome to KEGG Orthology (G2KO) Pipeline Tool.
PMID: 32632821 DOI: 10.1007/s12539-020-00375-7.
抄録
複数の微生物間でシステムワイドな代謝経路を比較することで、生物の代謝能力を知ることができ、様々なアプリケーションのための合理的なインシリコでの生物スクリーニングに役立つ。本研究では、複数の生物のシステムワイドな代謝ネットワークを同時に効率的に比較することを容易にする、非常に必要とされている、効率的で使い勝手の良い、ゲノムからKEGGオルソロジー（G2KO）パイプラインツールを提示する。最適化された戦略は、主にKEGGデータベースからユーザーが定義した生物のKEGGオルソロジー（KO）識別子の自動検索を含み、その後、KEGGマッパー経路再構築ツールを使用して代謝遺伝子の重ね合わせと可視化を行う。我々は、関心のある経路に焦点を当てながら、KEGGの530の参照経路にマッピングされた15の生物全体で24,314遺伝子を処理した2つのケーススタディを介して、G2KOの適用可能性を実証する。第一に、セルロースの分解経路と発酵経路を比較することで、セルロースを有価物に加工することを目的とした合成微生物群集のインシリコ設計を行った。また、複数の微生物のアミノ酸生合成経路を網羅的に比較し、代謝研究のための効率的なツールとしてのG2KOの可能性を示した。このツールは、代謝研究者のみならず、システム生物学者にとっても非常に有用なツールとなることを期待しています。ツールのウェブサーバーは、チュートリアルとともに https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi で公に利用可能です。また、スタンドアロンのツールは https://sourceforge.net/projects/g2ko/ から自由にダウンロードできます。
Comparison of system-wide metabolic pathways among microbes provides valuable insights of organisms' metabolic capabilities that can further assist in rationally screening organisms in silico for various applications. In this work, we present a much needed, efficient and user-friendly Genome to KEGG Orthology (G2KO) pipeline tool that facilitates efficient comparison of system wide metabolic networks of multiple organisms simultaneously. The optimized strategy primarily involves automatic retrieval of the KEGG Orthology (KO) identifiers of user defined organisms from the KEGG database followed by overlaying and visualization of the metabolic genes using the KEGG Mapper reconstruct pathway tool. We demonstrate the applicability of G2KO via two case studies in which we processed 24,314 genes across 15 organisms, mapped on to 530 reference pathways in KEGG, while focusing on pathways of interest. First, an in-silico designing of synthetic microbial consortia towards bioprocessing of cellulose to valuable products by comparing the cellulose degradation and fermentative pathways of microbes was undertaken. Second, we comprehensively compared the amino acid biosynthetic pathways of multiple microbes and demonstrated the potential of G2KO as an efficient tool for metabolic studies. We envisage the tool will find immensely useful to the metabolic engineers as well as systems biologists. The tool's web-server, along with tutorial is publicly available at https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi . Also, standalone tool can be downloaded freely from https://sourceforge.net/projects/g2ko/ , and from the supplementary.