凌波微课 | KEGG在线注释实操

说到物种代谢功能，就不得不提到KEGG。

KEGG（全称京都基因与基因组百科全书）是一个整合了基因组、化学和系统功能信息的综合性数据库。KEGG Pathway是其最核心的数据库之一，该数据库是一个手工画的代谢通路的集合，重点呈现了分子间相互作用和分子间互作网路图。通过代谢通路我们可以关注关键基因的代谢功能，探究碳循环、氮循环、硫循环等等。

KEGG 提供了物种单菌基因组以及宏基因组数据注释。

本期凌波微课我们就来看一下如何通过KAAS（http://www.genome.jp/tools/kaas/）进行KEGG在线注释，具体操作方法戳以下视频：

KEGG的在线注释方法，你get到了吗？同学们不要忘记课下交流哦，快来加入我们的吧~

最后，我们来看一下文献中KEGG的具体应用吧~

研 究 示 例

01

皮肤癣菌Arthroderma uncinatum strain T10基因组组装以及比较基因组学

Assembly and analysis of the whole genome of Arthroderma uncinatum strain T10, compared with Microsporum canis and Trichophyton rubrum. Mycoses, 2020.

皮肤癣菌就是一大类皮肤真菌病原菌。本研究中采用了2+3的测序组装策略，首先报告了A. uncinatum T10菌株的基因组特征，并将该菌株与人畜共患病皮肤癣菌M. Canis和红毛菌T. rubrum菌株进行比较基因组研究，深入挖掘了A. uncinatum T10菌株的功能特征，并讨论了皮肤癣菌感染性和毒力的进化以适应与人类（动物）共存

图1 A. uncinatum T10菌株的功能注释。KEGG基因的分类。7,153个基因注释到311条KEGG pathway。显示了top 20最丰富的KEGG pathway。

02

转录组分析揭示了感染BVDV-2的山羊外周血单核细胞（PBMC）中差异免疫相关基因的表达

Transcriptome analysis reveals differential immune related genes expression in bovine viral diarrhea virus-2 infected goat peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). BMC Genomics, 2019.

牛病毒性腹泻病毒（BVDV）是家庭和野生反刍动物重要的病毒病原体。BVDV感染可以干扰宿主的先天免疫和适应性免疫。为了进一步了解引起这些免疫的功能基因和作用机制，研究人员通过RNA-Seq技术研究了用BVDV-2感染的山羊外周血单核细胞（PBMC）的转录组分析

文章阅读：山羊转录组分析揭示免疫相关基因的差异表达

图2 对感染BVDV-2山羊PBMC的差异基因KEGG富集，top 30条pathway。圆圈表示丰富的基因数量，颜色表示P值。发现差异基因在15种通路中显著富集的：细胞因子-细胞因子受体相互作用，TNF信号通路，趋化因子信号通路，补体和凝血级联和NOD样受体信号通路等。

03

鲸类动物中toll-like受体信号通路基因的不同进化

Distinct evolution of toll‑like receptor signaling pathway genes in cetaceans. Genes & Genomics, 2019.

研究从七个鲸类和一个陆地亲戚（牛）获得了涉及TLR信号传导的104个基因的编码序列。对于八个基因：CD14，CD40，CD80，IFNAR2，LY96，TAB1，TICAM1和TLR4，通过随机位点模型进行分子进化分析。在65个阳性选择位点（PSS）中有41个是自由基氨基酸变化，并且散布在整个鲸类系统发育中。

图3 鲸类正选择下TLR信号通路和基因概述。通过位点模型和分支位点模型识别的阳性选择基因（PSG）分别以红色和蓝色圆圈显示。红色星号表示两个型号均检测到PSG。红色框显示TLR4，蓝色框显示IL8。基因针对KEGG途径hsa04620注释。

04

高山抚仙湖完全对流时期的微生物群落分层

Stratification of microbiomes during the holomictic period of Lake Fuxian, an alpine monomictic lake. Limnology and Oceanography, 2019.

温暖湖泊中的次生水对积聚和分解地表产生的有机物很重要，再生的养分将通过冬季垂直混合提供给生水。然而，当湖泊热分层消失时，我们对下层生物中微生物群落的组成和功能了解甚少。本研究通过16S多样性+宏基因组学方法对高山富营养抚仙湖温暖完全对流期间的深度剖面的微生物群落组成和功能基因进行了研究

文章阅读：宏基因组研究高山抚仙湖完全对流时期的微生物群落分层

图4 宏基因组组装数据KEGG注释。a. 光系统和主要细菌参与者；b. 参与氮循环的基因及其对环境因素的响应；c. 参与硫循环的基因及其对环境因素的响应。

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