Zusammenfassung Genomes of uncultured specie

Genomes of uncultured species – VL10
Metatranscriptomics
Metatranscriptomics ist ein Bereich der Genomik, der sich mit der Untersuchung der
Gesamtheit der RNA-Sequenzen in einer mikrobiellen Gemeinschaft befasst. Im Gegensatz
zur Metagenomik, die sich mit der DNA-Sequenzierung beschäftigt, erfasst
Metatranskriptomik die aktive Genexpression der Mikroorganismen in einem bestimmten
Ökosystem zu einem bestimmten Zeitpunkt. Diese Technik ermöglicht es Forschern, nicht nur
die strukturelle Vielfalt der Mikroben zu erforschen, sondern auch ihre funktionale Aktivität
zu verstehen.
Der Prozess der Metatranskriptomik beginnt mit der Extraktion und Isolierung von RNA aus
der mikrobiellen Gemeinschaft, die anschließend in cDNA (komplementäre DNA)
umgewandelt wird. Dieser Schritt ist entscheidend, da RNA anfällig für Abbau ist und somit
eine sorgfältige Handhabung erforderlich ist, um eine zuverlässige RNA-Extraktion zu
gewährleisten.
Nach der cDNA-Synthese erfolgt die Sequenzierung, bei der die RNA-Sequenzen in der Probe
erfasst werden. Diese Sequenzierung kann mit Hochdurchsatzmethoden wie RNA-Seq
durchgeführt werden, die eine große Menge an Transkriptdaten in kurzer Zeit liefern können.
Die Analyse der Metatranskriptomdaten umfasst mehrere Schritte:
1. Transkriptom-Assemblierung: Die cDNA-Sequenzen werden in längere kontiguierte
Sequenzen (Transkriptom-Assemblies) zusammengefügt. Dies ermöglicht es, die Transkripte
einzelner Gene oder operonischer Strukturen zu identifizieren.
2. Transkriptom-Annotation: Die Transkriptom-Assemblies werden annotiert, um die
funktionale Bedeutung der identifizierten Gene und Transkripte zu bestimmen. Dies kann
durch den Vergleich mit Referenzdatenbanken und die Vorhersage von Genfunktionen
erfolgen.
3. Differenzielle Genexpression: Durch den Vergleich der Transkriptomdaten zwischen
verschiedenen Bedingungen oder Zeitpunkten können Forscher die Differenzen in der
Genexpression zwischen verschiedenen Mikroben oder unter verschiedenen
Umweltbedingungen identifizieren. Dies ermöglicht Einblicke in die Reaktionen der
mikrobiellen Gemeinschaft auf Umweltveränderungen oder pathologische Zustände.
4. Funktionale Metagenomanalyse: Die Funktionen, die durch die aktive Genexpression in
der mikrobiellen Gemeinschaft vermittelt werden, können analysiert werden, um die
metabolischen Wege, die Energiegewinnung und andere biologische Prozesse zu verstehen,
die in einem bestimmten Ökosystem stattfinden.
Metatranskriptomik ist eine leistungsstarke Methode, um die funktionale Aktivität und
Reaktionsfähigkeit einer mikrobiellen Gemeinschaft in Echtzeit zu untersuchen. Durch die
Analyse der aktiven Genexpression können Forscher ein tieferes Verständnis für die
ökologischen, metabolischen und interaktiven Prozesse in mikrobiellen Gemeinschaften
gewinnen.

, What is the difference in information conveyed by metagenomics and
metatranscriptomics?
 Metagenomik erfasst die strukturelle Vielfalt der Mikroorganismen in einer Probe
durch die Sequenzierung ihrer gesamten DNA, während Metatranskriptomik die
aktive Genexpression dieser Mikroorganismen zu einem bestimmten Zeitpunkt
erfasst. Metagenomik liefert Informationen über das genetische Potenzial einer
mikrobiellen Gemeinschaft, während Metatranskriptomik Einblicke in die
tatsächlichen Funktionen und Aktivitäten der Mikroorganismen bietet.
Transcriptomics
Transkriptomik bezieht sich auf die Erfassung und Analyse der gesamten Menge an RNA, die
in einer Zelle oder einem Gewebe zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden ist. Im Falle
von Metatranskriptomik, die sich auf mikrobielle Gemeinschaften bezieht, ist es wichtig zu
beachten, dass die mRNA-Population nur einen winzigen Bruchteil der Gesamt-RNA-
Population in einer Zelle ausmacht. Daher ist es notwendig, vor der Sequenzierung eine
rRNA-Depletion durchzuführen, um den Fokus auf die mRNA zu legen. Die RNA-Moleküle
werden dann durch eine Reverse-Transkriptase in komplementäre DNA (cDNA)
umgewandelt. Nach dieser Umwandlung können Standard-DNA-Sequenzierungstechnologien
angewendet werden, um die cDNA-Sequenzen zu lesen. In der Regel werden Metagenomik
und Metatranskriptomik parallel durchgeführt, so dass das Metagenom als
Referenzdatensatz verwendet werden kann, um die transkribierten Sequenzen gegen die
vorhandenen Gene abzugleichen. Dies ermöglicht es, sowohl die genetische Potenz als auch
die tatsächlichen Transkriptmengen in einer mikrobiellen Gemeinschaft zu untersuchen.

Metatranscriptomics piplines
MIntO
MIntO steht für "Metatranscriptomic Insights and Organisms", eine Pipeline für die Analyse
von Metatranskriptomdaten. Diese Pipeline wurde entwickelt, um den Prozess der Analyse
von Metatranskriptomdaten zu automatisieren und zu vereinfachen. MIntO führt eine Reihe
von Schritten durch, um Transkriptdaten aus einer mikrobiellen Gemeinschaft zu analysieren
und Einblicke in die darin enthaltenen Organismen sowie ihre Transkriptionsaktivitäten zu
gewinnen. Zu den typischen Schritten gehören die Qualitätskontrolle der Rohdaten, die
Entfernung von Adaptersequenzen und Verunreinigungen, die Zuordnung von Transkripten
zu Referenzgenomen oder -transkripten, die Quantifizierung der Transkriptexpression, die
Identifizierung differentiell exprimierter Gene und die funktionelle Annotation der
Transkripte. MIntO ist darauf ausgerichtet, eine umfassende Analyse der
Metatranskriptomdaten durchzuführen und wertvolle Einblicke in die Aktivitäten und
Funktionen der mikrobiellen Gemeinschaft zu liefern.
MetaTrans
MetaTrans ist eine Metatranskriptomik-Pipeline, die zur Analyse von Transkriptomdaten aus
mikrobiellen Gemeinschaften entwickelt wurde. Diese Pipeline umfasst verschiedene Schritte zur
Verarbeitung und Analyse von RNA-Sequenzdaten. Dazu gehören die Qualitätssicherung der
Rohdaten, die Entfernung von Adaptersequenzen und Verunreinigungen, die Zuordnung der
Transkripte zu Referenzgenomen oder -transkripten, die Quantifizierung der Transkriptexpression, die