科研速递|Nature Communications最新文章连连看

2019年1月2日，Nature Communications上收录了一篇短小精悍的文章，基于目前仅有欧裔人类参考基因组级别的Y染色体现状，来自西班牙进化生物学研究所的学者们使用ONT平台装配出了首条非裔人类Y染色体，且提升了800%的连续性！原始RNA测序还便于研究者从Nanopore电信号数据中识别甲基化修饰，该研究提供的方法还可以推广到其他任意大型重复基因组的简化组装中。

简单来说，研究从一个淋巴母细胞系（HG02982）中分离出约9000000条染色体，依照自主设计方案纯化后在4个Nanopore芯片上生成了305528条reads，然后进行Illumina双端测序，在使用Canu进行组装后使用Nanopolish进行校正，再通过pilon对组装结果进行校错，最终组装出的Y染色体含35条contigs，N50为1.46Mb，序列总长为21.5Mb。

研究者将其与GRCh38以及大猩猩的Y染色体进行了比较，相对于大猩猩组装的contig N50为17.95kb，本次组装的连续性提升了两个数量级。

下表是基于本研究组装的Y染色体（HG02982）和GRCh38以及NA23385进行序列覆盖的比较。

组装统计

此外，研究者还将基因注释结果与GRCh38进行了比较，并鉴定了其中的结构变异和CpG甲基化的分析等。

人类Y染色体因其高度重复的特性而使其组装充满挑战，但是通过Oxford Nanopore组装出的结果明显优于之前的长读长WGS组装的结果，且更为经济，这预示着将来完整的Y染色体组装将成为可能。

文章来源：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07885-5#Sec9

2019年1月3日，NC刊登了一份从物种水平研究水稻遗传多样性的成果，来自法国佩皮尼昂大学的Olivier Panaud研究团队通过开发一款名为TRACKPOSON 的工具，从3000份水稻重测序项目数据集中识别出了32种不同家族的逆转录转座子的超过50000个TIPs（转座元件插入多态性），描绘了亚洲稻逆转录转座的全景图。

研究人员使用TRACKPOSON对传统的基于成对末端mapping和reads分离的方法进行优化，先把成对的reads 比对到特定转座子的一致序列上再把提取后的reads比对到参考基因组上,从而省去了传统的将全部reads比对到参考基因组上的繁琐计算以快速、准确地鉴定已知转座子家族的TIPs。

TRACKPOSON工具分析流程

通过这个方法检测了32个家族的逆转录转座子在3000个水稻基因组中的位点，识别出53262个TIPs并且发现识别到的TIPs在群体中大部分是低频率出现的，推测这些TIPs可能是在进入到农业时代后于近期形成。

研究人员还进行了GWAS全基因组关联性分析，探查到相比于转座元件沉默通路上相关遗传因子的改变，这些TIPs可能由外部刺激引起个别转座子的跳跃而诱导激发。另外，TIPs数据还被用来进行水稻起源的分析，研究使用古生物基因组学分析手段发现籼稻（Indica）、粳稻（Japonica）和Aus/Boro水稻的基因组在水稻驯化之前已经具有明显分化，可以推断水稻起源于三个不同的驯化事件。

文章来源：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07974-5#Sec8

DNA碱基修饰N6-甲基腺嘌呤（m6A）参与许多与细菌生存及其与宿主交互作用相关的路径。本研究通过与之前的方法（衡量在每个腺嘌呤通过一个纳米孔时测量值和预期电流值之间的偏差）进行比较，展示了一种新的便携式神经网络算法来检测碱基修饰。该模型通过McAller软件包实现，可以扩展为基于未经模拟甲基化预测的候选甲基转移酶靶模体检测工具。

研究使用PacBio、Oxford Nanopore、甲基化DNA免疫沉淀测序（medip-seq）和全基因组亚硫酸氢盐测序数据来生成、验证8种微生物参考物种甲基化组。这些特征描述详尽的微生物参考基因组可用来研发、评估未来从单分子测序数据中识别碱基修饰的方法。

当m6A周围的DNA穿过nanopore时picoampere电流偏离模型值

研究成果于2019年2月4日发表在NC上，总之，和传统方法相比，该方法能够提升碱基修饰的检测。近期发生在国际空间站、西非埃博拉病毒以及美国寨卡病毒的爆发期间都使用到了Nanopore测序方法，证实了远程基因组研究和表观基因组学研究的无限价值。

文章来源：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08289-9

传统的RNA测序方法鉴定复杂的病毒转录组时会因高基因密度、重叠阅读框以及复合的剪切产物而变得困难重重，而direct RNA-seq不失为一种可靠的替代方法。本研究对HSV-1病毒转录组进行直接RNA测序，展示了其在定义与所有多聚腺苷酸化病毒RNA相关的转录起始和RNA裂解位点上的优势，并证明低水平的read-through转录产物产生了一类新的嵌合HSV-1转录本，包括一种编码病毒E3泛素连接酶ICP0和病毒膜糖蛋白L融合的功能性mRNA。因此，direct RNA-seq为表征复杂基因组病毒转录格局变化提供了强有力的方法。

有意思的是，研究将direct RNA-seq和Illumina RNA-seq进行了比较，通过分析发现无论是Illumina还是Nanopore测得的基因区的平均read深度较基因间区要高，这种差异反映了Illumina标准流程中在poly(A)选择阶段富含腺苷区域的mis-priming，相反，在direct RNA-seq中，接头耦合启动蛋白的连接要求意味着只有多聚腺苷酸化的RNA才可以通过nanopore。

图a是poly(A) RNA对HSV-1基因组范围100nt滑动窗口的覆盖情况，黑色线条代表Nanopore测序结果，红色虚线为Illumina数据，红色实线为转化为与Nanopore数据相同覆盖度后的Illumina结果；图b是Nanopore和Illumina测序产生的HSV-1基因组覆盖度关联分析；图c表示direct RNA-seq和标准化后的Illumina数据集的基因和基因间区域的read深度值（100 nt间隔）的点图。基因区和基因间区的read深度平均相差12.08倍（Nanopore）和6.82倍（Illumina）。图d和e是通过和两个版本的HSV-1转录组比对计算Nanopore和Illumina数据集的转录丰度。

该研究阐述了direct RNA-seq在复杂病毒上的价值，确定RNA多样化在病毒感染中的机制将大大提高人们对宿主-病毒之间的交互作用的理解。

文章来源：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08734-9#Abs1