パンゲノームゲノムの多様性、ダイナミクス、進化

The Pangenome: Diversity, Dynamics and Evolution of Genomes

• Hervé Tettelin
• Duccio Medini
• Bing Ma
• Michael France
• Jacques Ravel

抄録

近年の培養に依存しないハイスループットシーケンシングの技術進歩により、メタゲノムは微生物群集全体のゲノム内容を特徴づける能力を飛躍的に向上させた。本章では、パンゲノームという概念が、利用可能なゲノム配列を超えて、特定の環境下での分類群の遺伝的内容を包括的に表現するために、メタゲノムを利用することができることを論じている。本研究では、メタパンゲノームとは、特定の生息地の複数のメタゲノムサンプリングで同定された種に属する遺伝子の全体を表現したものであるという概念を提示する。ゲノム中心のパンゲノーム解析に不可欠な要素として、メタゲノムデコンボリュートゲノムの高品質を保証するために、厳格な品質評価とバリデーションを行うことの重要性を強調している。従来のパンゲノームの概念からメタパンゲノームへの拡張は、全ゲノムシークエンシングに関連するバイアスの多くを克服し、微生物生態系のシステムレベルでの理解をさらに深めるために、生体内の生態系のコンテキストに対応しています。

With the recent technological advancement in cultivation-independent high-throughput sequencing, metagenomes have tremendously improved our ability to characterize the genomic contents of the whole microbial communities. In this chapter, we argue the notion of pangenome can be applied beyond the available genome sequences by leveraging metagenome-assembled genomes, to form a comprehensive representation of the genetic content of a taxonomic group in a particular environment. We present the concept of the meta-pangenome, a representation of the totality of genes belonging to a species identified in multiple metagenomic samplings of a particular habitat. As an essential component in genome-centric pangenome analyses, we emphasize the importance to perform stringent quality assessment and validation to ensure the high quality of metagenomic deconvoluted genomes. This expansion from the traditional pangenome concept to the meta-pangenome overcomes many of the biases associated with whole-genome sequencing, and addresses the in vivo ecological context to further develop a systems-level understanding of microbial ecosystems.

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