Comparative analysis of aerobic and anaerobic prokaryotes to identify correlation between oxygen requirement and gene-gen functional association patterns

Activiteiten van prokaryoten zijn cruciaal in het vormgeven van het milieu, en worden ook sterk beïnvloed door het milieu. Met de aanzienlijke vooruitgang in genoom- en metagenoomsequencing en de binnenkort gestandaardiseerde ecologische contextinformatie, zal milieugerichte vergelijkende genomica een aanvulling vormen op soortgerichte vergelijkende genomica, en zal het duidelijk maken hoe milieus de prokaryotische diversiteit hebben gevormd en in stand gehouden. In dit artikel brengen we verslag uit van onze eerste studies over de associatieanalyse van een bepaald duo van genomische en ecologische eigenschappen van prokaryoten – gen-gen functionele associatiepatronen vs. zuurstofbehoefte condities. Eerst stellen we een stochastisch model op om genopstellingen op chromosomen te beschrijven, op basis waarvan de functionele associatie tussen genen wordt gekwantificeerd. De gen-gen functionele associatie maten worden gevalideerd met behulp van biologische proces ontologie en KEGG pathway annotaties. Student’s t-tests worden vervolgens uitgevoerd op de aerobe en anaerobe organismen om die genparen te identificeren die verschillende functionele associatiepatronen vertonen in de twee verschillende zuurstofbehoefte condities. Aangezien het moeilijk is om biologische experimenten te ontwerpen en uit te voeren om die genoom-omgeving associatierelaties te valideren die het resultaat zijn van accumulatieve genoom-omgeving interacties op lange termijn, voeren we tenslotte computationele validaties uit om te bepalen of de zuurstofbehoefte conditie van een organisme voorspelbaar is op basis van gen-gen functionele associatiepatronen. De gerapporteerde studie toont het bestaan en de betekenis aan van de associatie tussen bepaalde gen-gen functionele associatiepatronen en zuurstofbehoefte condities van prokaryoten, evenals de effectiviteit van de aangenomen methodologie voor dergelijke associatie analyse.