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Efficient System Wide Metabolic Pathway Comparisons in Multiple Microbes Using Genome to KEGG Orthology (G2KO) Pipeline Tool.
Interdisciplinary Sciences: Computational Life Sciences ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-07-06 , DOI: 10.1007/s12539-020-00375-7
Chandrakant Joshi 1 , Swati Sharma 2 , Neil MacKinnon 3 , Shyam Kumar Masakapalli 1
Affiliation  

Comparison of system-wide metabolic pathways among microbes provides valuable insights of organisms’ metabolic capabilities that can further assist in rationally screening organisms in silico for various applications. In this work, we present a much needed, efficient and user-friendly Genome to KEGG Orthology (G2KO) pipeline tool that facilitates efficient comparison of system wide metabolic networks of multiple organisms simultaneously. The optimized strategy primarily involves automatic retrieval of the KEGG Orthology (KO) identifiers of user defined organisms from the KEGG database followed by overlaying and visualization of the metabolic genes using the KEGG Mapper reconstruct pathway tool. We demonstrate the applicability of G2KO via two case studies in which we processed 24,314 genes across 15 organisms, mapped on to 530 reference pathways in KEGG, while focusing on pathways of interest. First, an in-silico designing of synthetic microbial consortia towards bioprocessing of cellulose to valuable products by comparing the cellulose degradation and fermentative pathways of microbes was undertaken. Second, we comprehensively compared the amino acid biosynthetic pathways of multiple microbes and demonstrated the potential of G2KO as an efficient tool for metabolic studies. We envisage the tool will find immensely useful to the metabolic engineers as well as systems biologists. The tool’s web-server, along with tutorial is publicly available at https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi. Also, standalone tool can be downloaded freely from https://sourceforge.net/projects/g2ko/, and from the supplementary.



中文翻译:

使用基因组到KEGG Orthology(G2KO)管道工具对多种微生物进行有效的全系统代谢途径比较。

微生物之间全系统代谢途径的比较为生物的代谢能力提供了宝贵的见解,可以进一步帮助合理地筛选计算机中的生物以用于各种应用。在这项工作中,我们为KEGG Orthology(G2KO)管道工具提供了急需的,高效且用户友好的基因组工具,该工具有助于同时比较多种生物的系统范围的代谢网络。优化的策略主要包括从KEGG数据库自动检索用户定义的生物的KEGG正交(KO)标识符,然后使用KEGG Mapper重建途径工具覆盖和可视化代谢基因。我们通过两个案例研究证明了G2KO的适用性,其中我们处理了15种生物体中的24,314个基因,着重于KEGG中的530个参考途径,同时关注感兴趣的途径。首先,通过比较纤维素的降解和微生物的发酵途径,对合成微生物联合体进行了计算机内设计,旨在将纤维素生物加工成有价值的产品。其次,我们全面比较了多种微生物的氨基酸生物合成途径,并证明了G2KO作为代谢研究的有效工具的潜力。我们设想该工具将对代谢工程师和系统生物学家非常有用。该工具的网络服务器以及教程可在https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi上公开获得。另外,独立工具可以从https://sourceforge.net/projects/g2ko/和补充文件免费下载。同时关注感兴趣的途径。首先,通过比较纤维素的降解和微生物的发酵途径,对合成微生物联合体进行了计算机内设计,旨在将纤维素生物加工成有价值的产品。其次,我们全面比较了多种微生物的氨基酸生物合成途径,并证明了G2KO作为代谢研究的有效工具的潜力。我们设想该工具将对代谢工程师和系统生物学家非常有用。该工具的Web服务器以及教程可在https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi上公开获得。另外,独立工具可以从https://sourceforge.net/projects/g2ko/和补充文件免费下载。同时关注感兴趣的途径。首先,通过比较纤维素的降解和微生物的发酵途径,对合成微生物联合体进行了计算机内设计,旨在将纤维素生物加工成有价值的产品。其次,我们全面比较了多种微生物的氨基酸生物合成途径,并证明了G2KO作为代谢研究的有效工具的潜力。我们设想该工具将对代谢工程师和系统生物学家非常有用。该工具的Web服务器以及教程可在https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi上公开获得。另外,独立工具可以从https://sourceforge.net/projects/g2ko/和补充文件免费下载。通过比较纤维素的降解和微生物的发酵途径,进行了合成微生物联盟的计算机设计,旨在将纤维素生物加工成有价值的产品。其次,我们全面比较了多种微生物的氨基酸生物合成途径,并证明了G2KO作为代谢研究的有效工具的潜力。我们设想该工具将对代谢工程师和系统生物学家非常有用。该工具的网络服务器以及教程可在https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi上公开获得。另外,独立工具可以从https://sourceforge.net/projects/g2ko/和补充文件免费下载。通过比较纤维素的降解和微生物的发酵途径,进行了合成微生物联盟的计算机设计,旨在将纤维素生物加工成有价值的产品。其次,我们全面比较了多种微生物的氨基酸生物合成途径,并证明了G2KO作为代谢研究的有效工具的潜力。我们设想该工具将对代谢工程师和系统生物学家非常有用。该工具的Web服务器以及教程可在https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi上公开获得。另外,独立工具可以从https://sourceforge.net/projects/g2ko/和补充文件免费下载。我们全面比较了多种微生物的氨基酸生物合成途径,并证明了G2KO作为代谢研究的有效工具的潜力。我们设想该工具将对代谢工程师和系统生物学家非常有用。该工具的网络服务器以及教程可在https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi上公开获得。另外,独立工具可以从https://sourceforge.net/projects/g2ko/和补充文件免费下载。我们全面比较了多种微生物的氨基酸生物合成途径,并证明了G2KO作为代谢研究的有效工具的潜力。我们设想该工具将对代谢工程师和系统生物学家非常有用。该工具的网络服务器以及教程可在https://faculty.iitmandi.ac.in/~shyam/tools/g2ko/g2ko.cgi上公开获得。另外,独立工具可以从https://sourceforge.net/projects/g2ko/和补充文件免费下载。

更新日期:2020-07-06
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