在廣泛的功能、分類學(xué)和生態(tài)學(xué)元數(shù)據(jù)框架內(nèi)的未培養(yǎng)病毒基因組擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫

IMG/VR v4: an expanded database of uncultivated virus genomes within a framework of extensive functional, taxonomic, and ecological metadata

Article，Nucleic Acids Research，2023-01-06， [IF 19.16]

DOI：10.1093/nar/gkac1037

第一作者：Antonio Pedro Camargo（共通訊）

通訊作者：Nikos C Kyrpides, Simon Roux

主要單位：聯(lián)合基因組研究所，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室，伯克利（DOE Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA DOE）

翻譯：周之超@UW-Madison

- 背景 -

病毒被廣泛認(rèn)為是所有微生物組的重要成員。宏基因組學(xué)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全球病毒圈的大規(guī)模探索，逐步揭示了地球上病毒的廣泛基因組多樣性，并強(qiáng)調(diào)了病毒影響生物過程的各種方式。IMG/VR提供了從（宏）基因組獲得的最大的病毒序列集合，以及功能注釋和豐富的元數(shù)據(jù)（metadata）。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)界面使用戶能夠根據(jù)基因組特征和/或序列相似性有效地瀏覽和搜索病毒。在這里，我們提出了IMG/VR的第四個(gè)版本，由超過1500萬個(gè)病毒基因組和基因組片段組成，與前一個(gè)版本相比，規(guī)模增加了≈6倍。這些病毒聚類為870萬個(gè)病毒操作分類單位，包括231408個(gè)至少有一個(gè)高質(zhì)量的代表。IMG/VR中的病毒序列現(xiàn)在使用一種新的檢測(cè)方法（geNomad）從基因組、元基因組和元轉(zhuǎn)錄組中系統(tǒng)地識(shí)別出來，IMG標(biāo)準(zhǔn)注釋還輔以使用CheckV的基因組質(zhì)量評(píng)估、反映最新分類標(biāo)準(zhǔn)的分類法和微生物宿主分類法的預(yù)測(cè)。IMG/VR v4可在https://img.jgi.doe.gov/vr，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可在https://genome.jgi.doe.gov/portal/IMG_VR 下載。

相比于2022年年初發(fā)表的V3（https://mp.weixin.qq.com/s/kytq3Ec35EUO_RMOn24Hzg ），2023年年初發(fā)表的IMG/VR V4有如下方面的提升：

1.病毒基因組和片段的數(shù)量達(dá)到1500萬個(gè)，是以前的6倍。231408個(gè)vOTU至少有一個(gè)高質(zhì)量代表序列，比之前的數(shù)字11577提升了近20倍。

2.添加了豐富的元數(shù)據(jù)，在用戶界面和下載頁面可以方便獲取。

3.發(fā)明了新的檢測(cè)方法geNomad。

- 討論(需要注意的方面) -

1.雖然在過去的幾年里，病毒序列預(yù)測(cè)工具的性能和準(zhǔn)確性有了很大的提高，但這些預(yù)測(cè)仍然不完善，特別是對(duì)于短序列和與其他類型的移動(dòng)遺傳元素（如質(zhì)粒）密切相關(guān)的病毒。由于不同類型的UViG分析可以容納不同程度的非病毒序列，而且為了使用戶能夠應(yīng)用他們自己喜歡的嚴(yán)格程度，IMG/VR v4現(xiàn)在將最有把握的預(yù)測(cè)歸入 "高信心 "類別，并提供與每個(gè)UViG相關(guān)的原始geNomad分?jǐn)?shù)，以便進(jìn)一步細(xì)化。

2.目前的預(yù)測(cè)方法通常存在召回率（recall）低或準(zhǔn)確性(accuracy)低的問題。對(duì)于IMG/VR v4，選擇了一套保守的方法和截止點(diǎn)，這應(yīng)該產(chǎn)生準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，但只對(duì)少數(shù)的UViG產(chǎn)生預(yù)測(cè)。盡管如此，對(duì)這些宿主的預(yù)測(cè)應(yīng)謹(jǐn)慎解釋，不能將其視為確定的病毒-宿主關(guān)聯(lián)。

3.自2016年以來，IMG/VR通過提供來自廣泛環(huán)境和病毒類型的大量病毒基因組，成為病毒生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的旗艦數(shù)據(jù)庫。這里介紹的新的IMG/VR v4版本擁有迄今為止最大的UViGs集合。

參考文獻(xiàn)

Antonio Pedro Camargo, Stephen Nayfach, I-Min A Chen, Krishnaveni Palaniappan, Anna Ratner, Ken Chu, Stephan J Ritter, T B K Reddy, Supratim Mukherjee, Frederik Schulz, Lee Call, Russell Y Neches, Tanja Woyke, Natalia N Ivanova, Emiley A Eloe-Fadrosh, Nikos C Kyrpides, Simon Roux, IMG/VR v4: an expanded database of uncultivated virus genomes within a framework of extensive functional, taxonomic, and ecological metadata, Nucleic Acids Research, Volume 51, Issue D1, 6 January 2023, Pages D733–D743, https://doi.org/10.1093/nar/gkac1037

- 作者簡(jiǎn)介 -

微生物組數(shù)據(jù)科學(xué)組

Nikos C. Kyrpides?

Ph.D

Kyrpides博士于2004年加入能源部聯(lián)合基因組研究所，領(lǐng)導(dǎo)基因組生物學(xué)項(xiàng)目和微生物基因組和元基因組的比較分析平臺(tái)（IMG）的開發(fā)。他在2010年成為元基因組學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，并從2011年起負(fù)責(zé)微生物基因組和元基因組的合并項(xiàng)目。在加入能源部聯(lián)合基因組研究所之前，Kyrpides博士在伊利諾伊州芝加哥的Integrated Genomics Inc.領(lǐng)導(dǎo)基因組分析和生物信息學(xué)核心的發(fā)展。他在伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室跟隨Carl Woese進(jìn)行了博士后研究。Kyrpides博士的研究重點(diǎn)是微生物組研究，重點(diǎn)是微生物組數(shù)據(jù)科學(xué)。他的小組正在開發(fā)新的方法，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的比較分析，以及大數(shù)據(jù)的挖掘和可視化。

https://jgi.doe.gov/our-science/scientists-jgi/nikos-kyrpides/

美國能源部聯(lián)合基因組研究所

Simon Roux

組長，Ph.D

Roux博士于2017年加入JGI，作為元基因組計(jì)劃的一部分領(lǐng)導(dǎo)病毒基因組學(xué)研究。他的職責(zé)包括開發(fā)新的計(jì)算工具來識(shí)別病毒序列，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方法將病毒與它們的宿主聯(lián)系起來，與JGI用戶合作分析病毒數(shù)據(jù)集，并組織病毒生態(tài)基因組學(xué)領(lǐng)域的社區(qū)建設(shè)工作。對(duì)于這個(gè)角色，Roux博士可以依靠他在病毒生態(tài)學(xué)和病毒基因組學(xué)領(lǐng)域超過10年的專業(yè)知識(shí)，他在那里參與了跨學(xué)科的合作研究，重點(diǎn)是發(fā)展微生物系統(tǒng)中病毒多樣性和病毒-宿主互動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)。通過2021年能源部早期職業(yè)研究計(jì)劃，Roux博士在JGI建立了病毒基因組學(xué)小組，目前正在領(lǐng)導(dǎo)該小組進(jìn)一步探索土壤微生物群落中病毒-宿主動(dòng)態(tài)的生態(tài)和進(jìn)化驅(qū)動(dòng)因素。

https://jgi.doe.gov/our-science/scientists-jgi/simon-roux/

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總結(jié)

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