helgenommetagenomik

Helgenommetagenomik är en metod inom miljögenomik som syftar till att analysera och rekonstruera hela genomer från organismer i ett miljöprov utan odling. Genom shotgun-sekvensering av allt DNA i provet kan man få genetiskt material från bakterier, archaea, eukaryoter och ofta virus, vilket gör det möjligt att undersöka både taxonomisk sammansättning och funktionell potential. Till skillnad från ampliconbaserad metagenomik som bygger på specifika markörer (t.ex. 16S rRNA), strävar helgenommetagenomik efter att leverera fullständiga eller nästan fullständiga genomer.

Arbetsflödet kretsar kring provtagning, DNA-extraktion, sequencing och sedan de novo-assembly av reads till contigs. Binning används sedan för att gruppera contigs till metagenome-assembled genomes (MAGs). Kvaliteten på MAGs bedöms ofta med mått som fullständighet och kontaminering (till exempel med CheckM), och MAGs kan raffineras med verktyg som DAS Tool och dRep. Funktionell annotation görs vanligen med program som Prokka, eggNOG-mapper eller KEGG-analys, och resultaten tolkas i relation till miljöens biogeokemi och ekologi.

Användningsområden inkluderar studier av jord- och havs mikrobiella samhällen, mänskliga mikrobiomer och industriellt relevanta mikroorganismer. Fördelar är möjligheten att fånga okultiverade arter och att erhålla detaljerad information om både genom och funktion. Utmaningar innefattar komplexa och repetitiva genom, krav på omfattande datorresurser och risk för felaktig binning eller exploatering av fragmenterade genomer. Bedömning av kvalitet och jämförelse mellan prover är viktiga delar av tolkningen.