Опыт проведения секвенирования генома Klebsiella pneumoniae с использованием метода коротких прочтений на платформе Illumina

Цель исследования. Рассмотреть основные этапы секвенирования генома Klebsiella pneumoniae с использованием метода коротких прочтений на платформе Illumina и описать особенности процесса пробоподготовки библиотек и анализа полученных данных.

Материалы и методы. Дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) для высокопроизводительного секвенирования выделяли из культур Klebsiella pneumoniae. Пробоподготовку выполняли согласно инструкции производителя к набору Nextera XT DNA Library Prep. Секвенирование проводили на платформе Illumina MiSeq с использованием картриджа 2х151. Сборку генома до уровня контигов производили с помощью приложения SPAdes Genome Assembler на сервисе Illumina BaseSpace Sequence Hub и набора программ в среде Linux. Оценку качества сборки генома проводили с помощью сервиса QUAST.

Результаты. Проведено секвенирование генома образцов культур K. pneumoniae с последующей оценкой качества запуска, сборкой генома и определением его основных параметров.

Заключение. Рассмотрены основные этапы секвенирования генома K. pneumoniae с использованием метода коротких прочтений на платформе Illumina. Отмечены основные параметры оценки качества пробоподготовки, запуска и сборки генома.

1. Gupta N, Verma VK. Next-Generation Sequencing and Its Application: Empowering in Public Health Beyond Reality. In: Arora PK, editor. Microbial Technology for the Welfare of Society, Singapore: Springer; 2019. p. 313-341. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-13-8844-6_15

2. Pervez MT, Hasnain MJU, Abbas SH, Moustafa MF, Aslam N, Shah SSM. A Comprehensive Review of Performance of Next-Generation Sequencing Platforms. Biomed Res Int. 2022 Sep 2022;29:345780. DOI: https://doi.org/10.1155/2022/3457806

3. AmpliSeq for Illumina Community Panels. [дата обращения 2023 январь 24]. Режим доступа: https://emea.illumina.com/products/by-brand/ampliseq/community-panels.html

4. Goodwin, S., McPherson, J. & McCombie, W. Coming of age: ten years of next-generation sequencing technologies. Nat Rev Genet. 2016;17:333-335. DOI: https://doi.org/10.1038/nrg.2016.49

5. Quality Scores for Next-Generation Sequencing. [дата обращения 2023 январь 24]. Режим доступа: https://www.illu-mina.com/documents/products/technotes/technote_Q-Scores.pdf

6. Cluster density guidelines for Illumina sequencing platforms using non-patterned flow cells. [дата обращения 2023 январь 23]. Режим доступа: https://emea.support.illumina.com/bulletins/2016/10/cluster-density-guidelines-for-illumina-sequencing-platforms-.html

7. MiSeq System Denature and Dilute Libraries Guide (15039740). [дата обращения 2022 декабрь 15]. Режим доступа: https://support.illumina.com/content/dam/illumina-support/documents/documentation/system_documentation/miseq/miseq-denature-dilute-libraries-guide-15039740-10.pdf

8. How much PhiX spike-in is recommended when sequencing low diversity libraries on Illumina platforms? [дата обращения 2022 сентябрь 21]. Режим доступа: https://emea.support.illumina.com/bulletins/2017/02/how-much-phix-spike-in-is-recommended-when-sequencing-low-divers.html

9. Babraham Bioinformatics FastQC A Quality Control tool for High Throughput Sequence Data. [дата обращения 2022 октябрь 5]. Режим доступа: https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/

10. SPAdes-Genome-Assembler Details BaseSpace Sequence Hub. [дата обращения 2023 январь 16]. Режим доступа: https://basespace.illumina.com/apps/3047044/SPAdes-Genome-Assembler?preferredversion

11. Bioinformatics portal Galaxy | Europe. [дата обращения 2023 январь 24]. Режим доступа: https://usegalaxy.eu/root?tool_id=toolshed.g2.bx.psu.edu%2Frepos%2Fnml%2Fspades%2Fspades%2F3.15.4%2Bgalaxy1

12. Bolger AM, Lohse M, Usadel B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics. 2014;30:2114-2120. DOI: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu170

13. Bankevich A, Nurk S, Antipov D, Gurevich AA, Dvorkin M, Kulikov AS, et al. SPAdes: A New Genome Assembly Algorithm and Its Applications to Single-Cell Sequencing. Journal of Computational Biology. 2012;19:455-477. DOI: https://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021

14. Releases ablab/spades. GitHub [дата обращения 2023 январь 16]. Режим доступа: https://github.com/ablab/spades/releases

15. Сиколенко МА, Сергеев РС, Валентович ЛН. Метод оценки полноты нуклеотидных данных для сборки геномных последовательностей на основе расчёта доли смежных контигов. B: Материалы II междунар. науч.-практ. конф. «Компьютерные технологии и анализ данных (CTDA’2020)» (Минск, 23–24 апреля 2020 г). Минск: БГУ; 2019. с. 162-166. [дата обращения 2023 январь 18]. Режим доступа: https://elib.bsu.by/handle/123456789/248660

16. QUAST Quality Assessment Tool for Genome Assemblies [дата обращения 2023 январь 23]. Режим доступа: https://cab.cc.spbu.ru/quast/

17. Bortolaia V, Kaas RS, Ruppe E, Roberts MC, Schwarz S, Cattoir V, et al. ResFinder 4.0 for predictions of phenotypes from genotypes. J Antimicrob Chemother. 2020;75:3491-3500. DOI: https://doi.org/10.1093/jac/dkaa345

18. ResFinder 4.1 Identifcation of acquired antibiotic resistance genes [дата обращения 2023 январь 10]. Режим доступа: https://cge.food.dtu.dk/services/ResFinder/

19. McArthur AG, Waglechner N, Nizam F, Yan A, Azad MA, Baylay AJ, et al. The comprehensive antibiotic resistance database. Antimicrob Agents Chemother 2013;57:3348-3357. DOI: https://doi.org/10.1128/AAC.00419-13

20. The Comprehensive Antibiotic Resistance Database. [дата обращения 2023 январь 09]. Режим доступа: https://card.mcmaster.ca/analyze/rgi

21. MLST 2.0 Multi Locus Sequence Typing [дата обращения 2023 январь 09]. Режим доступа: https://cge.food.dtu.dk/services/MLST/