Tạo và phát hiện các trình tự 16S rRNA chimeric trong các sản phẩm PCR được giải trình tự Sanger và 454-pyrosequenced

Genome Research - Tập 21 Số 3 - Trang 494-504 - 2011
Brian J. Haas1, Dirk Gevers1, Ashlee M. Earl1, Mike Feldgarden1, Doyle V. Ward1, Georgia Giannoukos1, Dawn Ciulla1, Diana Tabbaa1, Sarah K. Highlander2,3, Erica Sodergren4, Barbara A. Methé5, Todd Z. DeSantis6, Joseph F. Petrosino2,3, Rob Knight7,8, Bruce W. Birren1
1Genome Sequencing and Analysis Program, The Broad Institute, Cambridge, Massachusetts 02142, USA;
2Department of Molecular Virology and Microbiology, Baylor College of Medicine, Houston, Texas 77030, USA
3Human Genome Sequencing Center, Baylor College of Medicine, Houston, Texas, 77030, USA
4The Genome Center, Washington University School of Medicine, St. Louis, Missouri 63108, USA;
5Human Genomic Medicine, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland 20850, USA;
6Earth Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
7Department of Chemistry and Biochemistry, University of Colorado, Boulder, Colorado 80309, USA
8Howard Hughes Medical Institute, University of Colorado, Boulder, Colorado 80309, USA

Tóm tắt

Đa dạng vi khuẩn trong các mẫu môi trường thường được đánh giá bằng cách sử dụng các trình tự gen 16S rRNA (16S) khuếch đại bằng PCR. Tuy nhiên, sự đa dạng được cảm nhận có thể bị ảnh hưởng bởi việc chuẩn bị mẫu, việc lựa chọn mồi và hình thành các sản phẩm khuếch đại 16S chimeric. Chimera là các sản phẩm lai tạo giữa nhiều trình tự gốc có thể bị diễn giải sai là các sinh vật mới, do đó làm gia tăng sự đa dạng rõ ràng. Chúng tôi đã phát triển một công cụ phát hiện chimera mới gọi là Chimera Slayer (CS). CS phát hiện các chimera với độ nhạy lớn hơn so với các phương pháp trước đây, hoạt động tốt trên các trình tự ngắn như những trình tự được tạo ra bởi máy giải trình tự Genome của 454 Life Sciences (Roche), và có thể mở rộng đến các bộ dữ liệu lớn. Bằng cách so sánh hiệu suất CS với các trình tự từ một hỗn hợp DNA kiểm soát của các sinh vật đã biết và một tập hợp chimera được mô phỏng, chúng tôi cung cấp những hiểu biết về các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chimera như sự phong phú của trình tự, mức độ tương đồng giữa các gen 16S và điều kiện PCR. Các chimera được phát hiện có xu hướng hình thành lại giữa các lần khuếch đại độc lập và góp phần vào những nhận thức sai lệch về sự đa dạng của mẫu cũng như việc nhận dạng sai các loại mới, với các loài ít phong phú cho thấy tỷ lệ chimera vượt quá 70%. Các trình tự metagenomic không mục tiêu của cộng đồng mô phỏng của chúng tôi dường như không có chimera 16S, hỗ trợ một vai trò của metagenomics trong việc xác nhận các sinh vật mới được phát hiện trong các khảo sát trình tự mục tiêu.

Từ khóa

#chimera #16S rRNA #đa dạng vi khuẩn #phát hiện chimera #Chimera Slayer #metagenomic #khuếch đại PCR #trình tự gen #phân tử học #sinh vật mới

Tài liệu tham khảo

10.1128/AEM.71.12.8966-8969.2005

10.1128/AEM.71.12.7724-7736.2005

10.1128/AEM.00556-06

10.1128/JB.186.12.3980-3990.2004

10.1038/nmeth.f.303

10.1099/ijs.0.64915-0

10.1093/nar/gkn879

10.1128/AEM.03006-05

10.1093/nar/gkl244

10.1038/nmeth.1184

10.1099/mic.0.2007/009175-0

10.1093/bioinformatics/bth226

2010, Ironing out the wrinkles in the rare biosphere through improved OTU clustering, Environ Microbiol, 12, 1889, 10.1111/j.1462-2920.2010.02193.x

1997, A new computational method for detection of chimeric 16S rRNA artifacts generated by PCR amplification from mixed bacterial populations, Appl Environ Microbiol, 63, 2338, 10.1128/aem.63.6.2338-2346.1997

2010, Wrinkles in the rare biosphere: Pyrosequencing errors can lead to artificial inflation of diversity estimates, Environ Microbiol, 12, 118, 10.1111/j.1462-2920.2009.02051.x

10.1093/nar/gkm160

2009, Reducing the impact of PCR-mediated recombination in molecular evolution and environmental studies using a new-generation high-fidelity DNA polymerase, Biotechniques, 47, 857, 10.2144/000113219

Lane D . 1991. 16S/23S rRNA sequencing. John Wiley & Sons Ltd., Chichester, United Kingdom.

10.1093/bioinformatics/btl158

10.1093/nar/gkm541

10.1093/nar/gkn491

10.1016/0022-2836(70)90057-4

10.1126/science.276.5313.734

10.1093/nar/gkm864

10.1038/nmeth.1361

10.1146/annurev.micro.57.030502.090759

10.1128/AEM.01541-09

10.1073/pnas.0605127103

10.1093/nar/30.9.2083

10.1016/j.mib.2008.09.011

10.1073/pnas.1002355107

10.1099/13500872-142-5-1107

1997, Frequency of formation of chimeric molecules as a consequence of PCR coamplification of 16S rRNA genes from mixed bacterial genomes, Appl Environ Microbiol, 63, 4645, 10.1128/aem.63.12.4645-4650.1997

10.1128/AEM.00062-07

10.1038/nmeth896

10.1038/nature08656

10.1128/AEM.70.8.4800-4806.2004

Thông tin
Thông tin xuất bản

Genome Research

Tập 21 Số 3

494-504

Thông tin tác giả