Lĩnh vực rộng lớn này có thể được hiểu là di truyền học môi trường, di truyền học sinh thái hay di truyền học quần xã. Nếu như di truyền học và vi sinh vật học truyền thống giải trình tự bộ gen (genome sequencing) của vi sinh vật dựa trên mẫu là các mẫu dòng đã nuôi cấy, thì ngay từ những nghiên cứu đầu tiên, di truyền học môi trường đã nhân dòng các đoạn trình tự gen đặc hiệu (thường là gen 16S rRNA) để xây dựng dữ liệu về đa dạng sinh học của các mẫu môi trường.
Trang 2• Thuật ngữ "metagenomics"
được sử dụng đầu tiên bởi
Jo Handelsman vào năm
1998
Trang 3• Metagenome liên quan đến ý
tưởng, là một bộ sưu tập trinh tự các gene từ môi trường có thể được phân tích bằng cách dựa vào sự tương đồng đối với nghiên cứu của
bộ gien đơn
Trang 4• Sự áp dụng của các kỹ thuật đối
với nghiên cứu cộng đồng của vi sinh vật một cách trực tiếp trong các môi trường tự nhiên, bằng cách thông qua yêu cầu nuôi cấy và phân lập trong phòng thí nghiệm của các loài riêng biệt.
Trang 15HOW TO DO METAGENOMICS
Trang 16Random Shotgun Sequencing
2 Random Sequencing Phase
a sequence DNA (15,000 sequences/ Mb)
Trang 20Why Do METAGENOMICS?
Understanding
Metabolism
Defining the Minimal
Gene Set
Genome
Engineering
Understanding Cell Structure & Function
Understanding Host Interactions
Understanding Protein-Protein Interactions
Understanding Expression
(RNA/Protein)
Discover DNA Variation, Genotyping
Trang 22• Các mục tiêu đặc biệt của metagenomics
• Khảo sát đa dạng sự phát sinh loài dùng 16S rRNA
• Các kiểu đa dạng của vi sinh vật có thể được dùng cho việc quản
lý/giám sát và tiên đoán các điều kiện môi trường và sự thay đổi.
• Khảo sát các genes/operons cho các ứng viên enzyme mong
muốn (như cellulases, chitinases, lipases, antibiotics, cũng như các sản phẩm thiên nhiên khác).
• Điều này có thể được khai thác cho các ứng dụng công nghiệp
và y dược
• Khảo sát sự bài tiết, sự điều hòa, và các cơ chế tải nạp tín hiệu
(signal transduction) gắn liền với các mẫu hoặc các gene mục tiêu
Trang 23• Examining bacteriophage or plasmid
sequences These potentially influence diversity and structure of microbial
communities
• Examining potential lateral gene
transfer events Knowledge of genome plasticity may give us an idea of
selective pressures for gene capture
and evolution within a habitat
Trang 24• Examining metabolic pathways
• directed approach towards designing culture
media for the growth of previously-uncultured microbes
• Examining genes that predominate in a given
environment compared to others.
•
• Finally, metagenomic data and metadata can
be leveraged towards designing low- and throughput experiments focused on defining the roles of genes and microorganisms in the establishment of a dynamic microbial community.
Trang 27high-Clustering analysis of pairwise
microbiome comparison
sequences from one microbiome against all those from every other were used to estimate the genomic similarities existing in all possible microbiome comparisons
Trang 28Taxonomic assignment
protein-coding genes was performed according to the best-hit pairs in the BLASTP analysis against the in- house extended NR database where the taxonomic information for all genes is available
Trang 29future perspectives
• The metagenomic datasets presented
here will be of great use for understanding the roles of gut microbiota in the etiology of human diseases and also for scientifically evaluating the efficacy of probiotics, prebiotics and other functional foods that are widely used for modulating the intestinal microbiota in an effort to improve our health