大连宏基因组分析软件专题（一） 热心肠日

宏基因组分析软件专题（一）

今天是第1227期日报。

Nature子刊：宏基因组研究超强综述从取样到分析

Nature Biotechnology[IF:31.864]

① 随着测序价格下降、配套软件的发表和更新，宏基因组广泛应用；② 本文概述了宏基因组学的工作流程，总结了实验设计的基本思路，以及常见问题和解决方法；③ 实验阶段从DNA提取、文库制备和测序各阶段进行详细描述和经验分享；④ 分析阶段介绍了拼接、分箱、有参定量、基因和代谢通路和下游分析的方法和原理，同时对主流软件的优缺点和适合范围进行讨论；⑤ 本文是入手宏基因组研究必读综述，内容深入浅出，适合本领域各层次同行学习。

Shotgun metagenomics, from sampling to analysis
2017-07-12, doi: 10.1038/nbt.3935

【主编评语】此文是Nicola Segata领衔创作的宏基因组分析综述，是目前我所见到的指导宏基因组实验和分析最好的综述。Segata本人及其团队在宏基因组分析领域编写了最多的主流软件，如LEfSe、MetaPhlAn2、HUMAnN2（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1055870103）和GraPhlAn等，而且还表发了众多顶级宏基因组研究文章，如《Cell：9428个人体宏基因组！探索全球人类微生物组中的广大未知》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1047831920）、《Nature子刊：跨越人群的大肠癌肠道菌群特征和诊断标志物》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1066677273）等。此文发表近2年，引用200+次，是CNS平均引用的2.5倍多，足以见此文的重要性。（@刘永鑫）

Nature子刊：宏基因组物种分类和定量工具MetaPhlAn2

Nature Methods[IF:28.467]

① MetaPhlAn2是分析微生物群落(细菌、古菌、真核生物和病毒)组成的工具，只需一条完命令即可获得物种丰度信息；② 软件整理了超过17000个参考基因组，包括13500个细菌和古菌，3500个病毒和110种真核生物，汇编整理了100万+类群特异的标记基因；③ 可以实现精确的分类群分配、准确估计物种的相对丰度、种水平精度、株鉴定与追踪、超快的分析速度；④ 结果同时提供脚本可进一步统计和可视化。

MetaPhlAn2 for enhanced metagenomic taxonomic profiling
2015-09-26, doi: 10.1038/nmeth.3589

【主编评语】MetaPhlAn2是基于标记基因的快速物种分类和定量工具，由哈佛大学Curtis Huttenhower团队和意大利特轮托大学Nicola Segata(出自Curtis Huttenhower组)团队共同出品，是MetaPhlAn工具的升级版，截止19年9月4日软件两版累计引用1335(853+482)次。是肠道宏基因组研究中物种组成分析的首选工具。日报之前报导过的相关工具还有《MGX框架宏基因组分析的新方法》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1075688938）、 想要专门分析病毒组，有《Nature子刊：分析病毒组的新工具》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1081676963）等。（@刘永鑫）

Kraken：超快的宏基因组序列物种注释工具

Genome Biology[IF:14.028]

① Kraken是一种超快速、高度准确的宏基因组DNA序列分类学分配程序；② 基于k-mers的精确对齐，Kraken实现了与BLAST程序相当的分类精度；③ Kraken以每分钟超过410万个的速度对100 bp长的序列进行分类，比Megablast快909倍，比丰度估计程序MetaPhlAn快11倍；④ 软件支持conda安装，配置数据库下载和使用方便，同时提供快速版Kraken-Q和小内存版miniKraken等众多版本可用，满足不同硬件条件的用户。

Kraken: ultrafast metagenomic sequence classification using exact alignments
2014-03-03, doi: 10.1186/gb-2014-15-3-r46

【主编评语】Kraken是物种注释中最快，最庞大的存在，其超快的速度受到大家的喜欢，但标准版超大的内存消耗也非常恐怖。现在已经开发一系列子版本和新版本，如小内存的miniKraken，基于非冗余K-mer的KrakenUniq，还有最的版Kraken2。之前日报介绍过的相关方法有《一个新的宏基因组分类器KrakenUniq》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1079174335）、《Bioinformatics：大幅提高宏基因组分类速度的新算法！》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1058091428）、《MGS-Fast：快速注释菌群宏基因组测序数据的方法》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1068195517）、以及针对临床检测的《PAIPline：鉴定致病菌的临床测序结果分析平台》（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1055280911）等可供用户根据具体需求进行选择。（@刘永鑫）