Kente：一种基于图泛基因组的微生物组水平基因转移检测方法

研究动机：水平基因转移（HGT）塑造了细菌进化和微生物生态系统，然而，由于宏基因组组装结果碎片化、参考偏倚、对基因边界的依赖，以及对结构镶嵌性和跨基因组模式建模能力有限，在微生物组中检测 HGT 仍然是一项挑战。 方法：我们提出了 Kente，这是一种新颖的、基于泛基因组图的 HGT 检测框架。该框架将宏基因组组装得到的 contig 比对到一个经过精心构建的数据库中，该数据库包含 600 多个属水平的细菌泛基因组图，并使用 minigraph 构建。Kente 利用比对证据推断 contig 沿线的局部分类组成，并通过结构化的谱系转换拓扑对候选转移事件进行分类（例如 A-B-A 夹心结构、开放末端以及镶嵌模式）。一个互补的属内模块则利用片段水平的谱系注释，在单一属图内检测物种间转移事件。 结果：在模拟的属内和属间转移场景中，与现有以基因为中心的微生物组 HGT 检测方法相比，Kente 在保持相当召回率的同时实现了更高的精确率，并减少了由碎片化组装导致的假阳性。将其应用于真实的人类肠道宏基因组数据（HMP2，n = 26）表明，Kente 能够在复杂微生物群落中检测候选的跨谱系转移区域。运行时间分析显示，其计算开销随输入规模近似线性增长，从而能够高效分析大规模宏基因组组装数据。 可用性与实现：https://github.com/treangenlab/Kente

研究动机：水平基因转移（HGT）塑造了细菌进化和微生物生态系统，然而由于宏基因组组装片段化、参考偏倚、对基因边界的依赖，以及对结构镶嵌性及跨基因组模式建模能力有限，在微生物组中检测 HGT 仍然是一项挑战。

方法：我们提出了 Kente，这是一种新颖的基于泛基因组图的 HGT 检测框架。该方法将宏基因组组装得到的 contig 比对到一个经人工整理的数据库，该数据库包含使用 minigraph 构建的 600 多个属水平细菌泛基因组图。Kente 利用比对证据推断 contig 沿线的局部分类组成，并通过结构化的谱系转换拓扑（例如 A-B-A 夹心结构、开放末端以及镶嵌模式）对候选转移事件进行分类。一个互补的属内模块则利用片段水平的谱系注释，在单一属图中检测物种间转移。

结果：在模拟的属内和属间转移场景中，与现有以基因为中心的微生物组 HGT 检测方法相比，Kente 在保持相当召回率的同时实现了更高的精确率，并减少了由片段化组装导致的假阳性。在真实的人类肠道宏基因组数据集（HMP2，n = 26）中的应用表明，Kente 能够在复杂微生物群落中检测候选的跨谱系转移区域。运行时间分析显示，其计算开销随输入规模近似线性增长，从而能够高效分析大规模宏基因组组装。

可用性与实现：`https://github.com/treangenlab/Kente`

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🏷️ 水平基因转移 微生物组 泛基因组图 宏基因组组装 图比对 HGT检测