Vergrabener Schatz in einem öffentlichen Repositorium: Gewinnung mitochondrialer Gene von 32 Ringelwurm-Arten aus im Sequence Read Archive (SRA) hinterlegten Sequenz-Reads
Buried treasure in a public repository: Mining mitochondrial genes of 32 annelid species from sequence reads deposited in the Sequence Read Archive (SRA)
Data-Mining-Studie in der Zeitschrift PeerJ (2023)
Abstract
BACKGROUND: The mitochondrial genomes (mitogenomes) of metazoans generally include the same set of protein-coding genes, which ensures the homology of mitochondrial genes between species. The mitochondrial genes are often used as reference data for species identification based on genetic data (DNA barcoding). The need for such reference data has been increasing due to the application of environmental DNA (eDNA) analysis for environmental assessments. Recently, the number of publicly available sequence reads obtained with next-generation sequencing (NGS) has been increasing in the public database (the NCBI Sequence Read Archive, SRA). Such freely available NGS reads would be promising sources for assembling mitochondrial protein-coding genes (mPCGs) of organisms whose mitochondrial genes are not available in GenBank. The present study aimed to assemble annelid mPCGs from raw data deposited in the SRA. METHODS: The recent progress in the classification of Annelida was briefly introduced. In the present study, the mPCGs of 32 annelid species of 19 families in clitellates and allies in Sedentaria (echiurans and polychaetes) were newly assembled from the reads deposited in the SRA. Assembly was performed with a recently published pipeline mitoRNA, which includes cycles of Bowtie2 mapping and Trinity assembly. Assembled mPCGs were deposited in GenBank as Third Party Data (TPA) data. A phylogenetic tree was reconstructed with maximum likelihood (ML) analysis, together with other mPCGs deposited in GenBank. RESULTS AND DISCUSSION: mPCG assembly was largely successful except for Travisia forbesii; only four genes were detected from the assembled contigs of the species probably due to the reads targeting its parasite. Most genes were largely successfully obtained, whereas atp8, nad2, and nad4l were only successful in 22-24 species. The high nucleotide substitution rates of these genes might be relevant to the failure in the assembly although nad6, which showed a similarly high substitution rate, was successfully assembled. Although the phylogenetic positions of several lineages were not resolved in the present study, the phylogenetic relationships of some polychaetes and leeches that were not inferred by transcriptomes were well resolved probably due to a more dense taxon sampling than previous phylogenetic analyses based on transcriptomes. Although NGS data are generally better sources for resolving phylogenetic relationships of both higher and lower classifications, there are ensuring needs for specific loci of the mitochondrial genes for analyses that do not require high resolutions, such as DNA barcoding, eDNA, and phylogenetic analysis among lower taxa. Assembly from publicly available NGS reads would help design specific primers for the mitochondrial gene sequences of species, whose mitochondrial genes are hard to amplify by Sanger sequencing using universal primers.
Abstract aus PubMed (NCBI) für den zitierten Eintrag, in der Originalsprache wiedergegeben. Maßgeblich ist die Fassung der Originalpublikation.
Das Abstract wird nicht übersetzt, damit die eigene Wortwahl der Autoren erhalten bleibt.
Zusammenfassung
Ziel war die Assemblierung mitochondrialer proteinkodierender Gene (mPCGs) von Ringelwürmern aus NGS-Reads im Sequence Read Archive. Mit der Pipeline mitoRNA entstanden mPCGs von 32 Arten aus 19 Familien, hinterlegt als Third-Party-Data in GenBank. Die Assemblierung gelang weitgehend; nur bei Travisia forbesii fanden sich vier Gene, und atp8, nad2 sowie nad4l nur bei 22–24 Arten. Maximum-Likelihood-Analysen lösten Beziehungen einiger Polychaeten und Blutegel besser auf als Transkriptom-Studien, vermutlich durch dichteres Taxon-Sampling, und NGS-Reads könnten die Primerentwicklung für schwer amplifizierbare mitochondriale Gene erleichtern.
Warum dies für die Hirudotherapie relevant ist
Diese Bioinformatik-Studie assemblierte mitochondriale proteinkodierende Gene (mPCGs) für 32 Annelidenarten aus rohen Sequenzierungs-Reads, die öffentlich im NCBI Sequence Read Archive hinterlegt sind, unter Verwendung einer Pipeline, die Bowtie2-Mapping und Trinity-Assemblierung kombiniert. Die assemblierten Gene wurden in GenBank hinterlegt und für eine Maximum-Likelihood-phylogenetische Analyse verwendet, die zur Aufklärung einiger Verwandtschaftsbeziehungen unter Polychaeten und Blutegeln beitrug. Blutegel gehören zu den Annelida, und die Arbeit trägt zu molekularer Systematik der Anneliden und Referenzdatenbanken bei, die für DNA-Barcoding nützlich sind. Die Studie untersucht jedoch weder Blutegel-Antikoagulanzien, das Blutegelsekretom, Hirudotherapie noch irgendeine therapeutische Anwendung. Es handelt sich um eine Phylogenomik- und Methodenstudie mit nur indirekter taxonomischer Relevanz für die Blutegelbiologie.
Zitation
Literaturangabe (Vancouver-Stil)
Kobayashi G. Buried treasure in a public repository: Mining mitochondrial genes of 32 annelid species from sequence reads deposited in the Sequence Read Archive (SRA). PeerJ. 2023;11:e16446. doi:10.7717/peerj.16446. PMID: 38047014
Die bibliografischen Angaben (Autoren, Band, Seiten, DOI) stammen aus dem PubMed-Eintrag.
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