Bioinformatics for microbiome analysis
Tid: Fr 2024-06-14 kl 13.00
Plats: Marie, Widerströmska huset, Tomtebodeväegen 18a, Solna
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/67263907871
Språk: Engelska
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Luis Fernando Delgado , Genteknologi, Envgen
Opponent: Universitetslektor Lionel Guy, Department of Medical Biochemistry and Microbiology, Infections and immunity, Uppsala University
Handledare: Professor Anders F. Andersson, Genteknologi; Professor Lukas Käll, Genteknologi
QC 2024-05-15
Abstract
Havsmiljöer hyser en enorm mikrobiell mångfald som spelar en avgörande roll för ekosystemens funktion. Framsteg inom DNA-sekvenseringstekniker har revolutionerat vår förmåga att analysera
den mikrobiella populationen på ett omfattande sätt. Metagenomisk sekvensering har framträtt som ett centralt verktyg för att karakterisera mikrobiella samhällen i olika miljöer. Bioinformatik, ett tvärvetenskapligt fält, underlättar analys och tolkning av stora biologiska dataset, inklusive mikrobiomdata.
Den här avhandlingen syftar till att förbättra bioinformatiska metoder för att analysera marina mikrobiom. Den består av fyra artiklar som täcker bioinformatisk utveckling och analys av genomdata inom flera områden, inklusive metagenomik, pangenom, jämförande genomik och populationsgenetik:
Artikel I utvärderade tre monteringsstrategier för att konstruera genkataloger från metagenomiska prover: montering av enskilda prover med genglustering, sammontering av alla prover och en ny hybridmetod, mixmontering. Effektiviteten hos mixmonteringsmetoden lyftes fram för att maximera informationsutvinning från metagenomiska prover, vilket öppnar för vidare utforskning inom mikrobiell ekologi och miljögenomik.
Med hjälp av mixmonteringsmetoden genomförde vi en omfattande analys av 124 metagenomiska prover från Östersjön, vilket resulterade i förfiningen av Östersjöns gensets (BAGS v1.1), som nu omfattar 66,53 miljoner gener annoterade för både funktion och taxonomi. I artikel II introducerade vi ett öppet initiativ som tillhandahöll koden för mixmonterings-pipeline. Vi utvecklade också BAGS-Shiny webbapplikationen för att underlätta användarinteraktion med denna omfattande gensetskatalog.
Artikel III fokuserade på helgenomsekvensering och montering av 82 miljörelaterade V. vulnificus-stammar från Östersjön, vilket möjliggjorde omfattande jämförande genomisk analys.
Jag utvecklade PhyloBOTL-pipelinen, som använder en fylogenibaserad metod för att identifiera gener associerade med patogenicitet. Jämförande genomik av 208 kliniska isolat och 199 miljöisolerade isolat avslöjade 58 anrikade ortologer i patogena stammar, inklusive kända virulensfaktorer och nya gener. Potentiella biomarkörer för patogena V. vulnificus identifierades och primers lämpliga för PCR-baserad miljöövervakning designades (in silico).
I artikel IV utfördes populationsgenetisk analys med hjälp av Input_Pogenom-pipelinen och POGENOM-verktyget för att utforska intraspecifika biogeografiska mönster. Geografiska barriärer visade sig signifikant påverka vattenlevande bakteriers utbredning, med större genetisk differentiering observerad mellan Östersjön och Kaspiska havet än inom Östersjöns salthaltsgradient.