NPG W.pipientis

Для выполнения заданий данного практикума мною были выбраны 3 штамма бактерии Wolbachia pipientis:

wCin2USA1 (NZ_CP072012.1)
wAlbB-Q (NZ_CP080546.1)
wIrr (NZ_CP037426.1)

Wolbachia pipientis — вид грамотрицательных альфа-протеобактерий, являющихся облигатными внутриклеточными симбионтами (или паразитами) членистоногих и нематод. Основная стратегия существования Wolbachia pipientis — заражение репродуктивных органов. При этом могут возникать следующие интересные процессы: дегенерация эмбрионов мужского пола, партеногенез, феминизация хозяина.[1]

В яйце мелкой паразитической осы Trichogramma kaykai ярко окрашиваются вольбахии. Photo Credit: Merijn Salverda and Richard Stouthamer

Для начала был создан файл genomes.tsv, содержащий всю нужную информацию о штаммах для запуска NPG-explorer, а именно: база данных, AC, хромосома, тип ДНК и полное название штамма.

Далее последовательно были выполнены следующие команды:

  npge -g npge.conf
  npge Prepare
  npge Examine
  npge MakePangenome &> log_make
  npge PostProcessing &> log_post
  qnpge

Stdout&stderr: log_make, log_post

Отдельно стоит отметить, что в файл npge.conf были внесены следующие изменения: WORKERS = 1, MIN_IDENTITY = Decimal('0.823'). Второй параметр взят из файла identity_recommended.txt.

Основные выходные файлы:

nj-global-tree.tre: дерево геномов, построенное на основе объединённого выравнивания s-блоков
features.bs: описание генов
mut.tsv: описание всех мутаций в блоках
consensuses.fasta: консенсусы всех блоков
pangenome.info, pangenome.bs, pangenome.bi: характеристика блоков

Описание стабильного ядра нуклеотидного пангенома

Основную статистическую информацию о пангеноме можно получить из файла pangenome.info. В том числе и информацию о стабильном ядре (s-блоках) полученного пангенома. Ниже приведены некоторые сведения об s-блоках:

Число блоков (s-blocks): 711 (2056577 bp)
Размер нуклеотидного ядра (процент нуклеотидов в ядре от общего числа всех нуклеотидов): 47.01%
Процент консервативных колонок в объединённом выравнивании s-блоков: 87.9384%

Описание крупных делеций в каждом геноме

Файл pangenome.bi был проанализирован с помощью R. Были отобраны только строчки с h-блоками и затем расположены в порядке убывания длины блока. Далее было рассмотрено, в каком штамме отсутствует тот или иной блок, и выбрана самая большая делеция в каждом из штаммов. Результаты представлены в таблице ниже.

Таблица 1.
Штамм	Название блока	Длина делеции	Делетированные гены
wlrr	h2x4168	4168	Генов найдено не было
wCin2USA1	h2x690	690	tRNA dihydrouridine synthase DusB hypothetical protein
wAlbB-Q	h2x3640	3640	ankyrin repeat domain-containing protein (два) hypothetical protein

Описание перестановки синтений (g-блоков)

Рисунок 1.

Как можно видеть, у штамма wAlbB-Q произошло перемещение синтеничного блока (g3x1774, позиция 577 ), так как этот блок находится на одном месте у остальных штаммов (позиция 937).

Примеры ошибок аннотации гена

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Пример 1 (рисунок 2, блок s3x107n3): первым в геномах штаммов wCin2USA1 и wCin2USA1 указан ген, кодирующий AAA family ATPase, но у штамма wIrr практически полностью идентичный ген кодирует, судя по аннотации, hypothetical protein.

Пример 2 (рисунок 3, блок s3x1198): в данном случае ген аннотирован у всех трёх штаммов, но у wAlbB-Q и wCin2USA1, судя по аннотации, кодируется tRNA-Ile, а у wIrr tRNA-Met. Возможно, стоит доверять тому варианту, который встречается у большего количества штаммов, но для более достоверного вывода следует рассмотреть выборку больше.