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A Bioinformatic Analysis of Integrative Mobile Genetic Elements Highlights Their Role in Bacterial Adaptation.
Cell Host & Microbe ( IF 20.6 ) Pub Date : 2019-12-17 , DOI: 10.1016/j.chom.2019.10.022 Matthew G Durrant 1 , Michelle M Li 1 , Benjamin A Siranosian 1 , Stephen B Montgomery 2 , Ami S Bhatt 3
Cell Host & Microbe ( IF 20.6 ) Pub Date : 2019-12-17 , DOI: 10.1016/j.chom.2019.10.022 Matthew G Durrant 1 , Michelle M Li 1 , Benjamin A Siranosian 1 , Stephen B Montgomery 2 , Ami S Bhatt 3
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Mobile genetic elements (MGEs) contribute to bacterial adaptation and evolution; however, high-throughput, unbiased MGE detection remains challenging. We describe MGEfinder, a bioinformatic toolbox that identifies integrative MGEs and their insertion sites by using short-read sequencing data. MGEfinder identifies the genomic site of each MGE insertion and infers the identity of the inserted sequence. We apply MGEfinder to 12,374 sequenced isolates of 9 prevalent bacterial pathogens, including Mycobacterium tuberculosis, Staphylococcus aureus, and Escherichia coli, and identify thousands of MGEs, including candidate insertion sequences, conjugative transposons, and prophage elements. The MGE repertoire and insertion rates vary across species, and integration sites often cluster near genes related to antibiotic resistance, virulence, and pathogenicity. MGE insertions likely contribute to antibiotic resistance in laboratory experiments and clinical isolates. Additionally, we identified thousands of mobility genes, a subset of which have unknown function opening avenues for exploration. Future application of MGEfinder to commensal bacteria will further illuminate bacterial adaptation and evolution.
中文翻译：
整合移动遗传元件的生物信息学分析强调了它们在细菌适应中的作用。
移动遗传元件（MGE）有助于细菌的适应和进化；然而，高通量、公正的 MGE 检测仍然具有挑战性。我们描述了 MGEfinder，一个生物信息学工具箱，它通过使用短读长测序数据来识别整合的 MGE 及其插入位点。 MGEfinder 可识别每个 MGE 插入的基因组位点并推断插入序列的身份。我们将 MGEfinder 应用到 9 种常见细菌病原体（包括结核分枝杆菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）的 12,374 个已测序分离株，并鉴定了数千个 MGE，包括候选插入序列、接合转座子和原噬菌体元件。 MGE 库和插入率因物种而异，并且整合位点通常聚集在与抗生素抗性、毒力和致病性相关的基因附近。 MGE 插入可能会导致实验室实验和临床分离中的抗生素耐药性。此外，我们还发现了数千个移动基因，其中一部分具有未知的功能，为探索开辟了道路。 MGEfinder 未来在共生细菌中的应用将进一步阐明细菌的适应和进化。
更新日期：2019-12-18
中文翻译：
整合移动遗传元件的生物信息学分析强调了它们在细菌适应中的作用。
移动遗传元件（MGE）有助于细菌的适应和进化；然而，高通量、公正的 MGE 检测仍然具有挑战性。我们描述了 MGEfinder，一个生物信息学工具箱，它通过使用短读长测序数据来识别整合的 MGE 及其插入位点。 MGEfinder 可识别每个 MGE 插入的基因组位点并推断插入序列的身份。我们将 MGEfinder 应用到 9 种常见细菌病原体（包括结核分枝杆菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）的 12,374 个已测序分离株，并鉴定了数千个 MGE，包括候选插入序列、接合转座子和原噬菌体元件。 MGE 库和插入率因物种而异，并且整合位点通常聚集在与抗生素抗性、毒力和致病性相关的基因附近。 MGE 插入可能会导致实验室实验和临床分离中的抗生素耐药性。此外，我们还发现了数千个移动基因，其中一部分具有未知的功能，为探索开辟了道路。 MGEfinder 未来在共生细菌中的应用将进一步阐明细菌的适应和进化。
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