Diretrizes para Submissão de Amostras
O que é Sequenciação Metagenómica de Shotgun?
O sequenciamento metagenómico shotgun é um alta capacidade de processamentoabordagem não direcionada para analisar o conteúdo genético completo de todos os microrganismos em uma amostra dada. Ao contrário dos métodos baseados em amplicons que dependem de primers específicos, o sequenciamento shotgun fragmenta e sequencia aleatoriamente todo o DNA extraído — capturando genomas bacterianos, virais, fúngicos e arqueais de uma só vez.
Este método fornece uma imagem mais completa da composição do microbioma, da função genética e das vias metabólicas. É especialmente adequado para ambientes complexos como solo, sistemas aquáticos, o intestino humano e a pele. Os investigadores também o utilizam para descobrir micróbios novos e genes funcionais raros que não são detectáveis por abordagens direcionadas.
Por que usar sequenciação metagenómica por shotgun?
O sequenciamento shotgun fornece uma visão abrangente do microbioma — ideal para aplicações que exigem profundidade, resolução e clareza funcional.
Principais Vantagens:
- Deteção sem primers: Captura genomas microbianos completos, sem necessidade de conhecimento prévio.
- Alta resolução taxonómica: Distinções entre organismos até ao nível de estirpe.
- Insights funcionais ricos: Identifica genes, vias e papéis biológicos.
- Deteção de organismos amplos: Inclui vírus, fungos e espécies não cultiváveis.
- Suporta a descoberta de novos compostos: Permite a montagem de novo e a exploração de genes.
- Saídas ricas em dados: Perfeito para robustobioinformática e integração multi-ômica
Sequenciação Shotgun vs. Sequenciação de Amplicon: Uma Comparação Rápida
| Recurso | Metagenómica de Shotgun | Sequenciação de Amplicon (por exemplo, 16S) |
|---|---|---|
| Design de primers necessário | ❌ Não | Sim |
| Cobertura microbiana | Todos os micróbios (bactérias, vírus, fungos) | Principalmente bactérias e arqueias |
| Resolução taxonómica | Alto (nível de espécie/cepa) | Limitado (nível de género/espécie) |
| Análise funcional de genes | Sim | ❌ Não |
| Deteção de espécies novas | Sim | ❌ Limitado |
| Custo e volume de dados | Custo mais elevado, grandes conjuntos de dados | Custo mais baixo, conjuntos de dados menores |
| Complexidade da bioinformática | Alto | Baixo |
Opções de Serviço de Sequenciamento Metagenómico por Shotgun
A CD Genomics oferece uma variedade de serviços de sequenciação metagenómica adaptados a diferentes objetivos de investigação e tipos de amostras. Dependendo da complexidade do seu estudo, da composição microbiana e da profundidade de análise funcional desejada, pode selecionar a estratégia de sequenciação metagenómica mais adequada.
Sequenciação Metagenómica de Espingardas Padrão
Cobertura genómica ampla | Taxonomia e função | Para amostras variadas
Saiba Mais ↓
Sequenciação Metagenómica de Longa Duração
Melhor continuidade | Regiões complexas | Genomas diversos
Explore Serviços de Longa Leitura →
Sequenciação Metagenómica Viral
Deteção de vírus sensíveis | Vírus raros | Descobertas inovadoras
Descubra Soluções de Metagenómica Viral →Fluxo de Trabalho do Serviço de Sequenciamento por Shotgun
Consulta de objetivos de pesquisa
Design de protocolo personalizado
Confirmação do plano de sequenciamento
Amostra de registo e documentação
Verificações de qualidade do DNA (concentração, pureza)
Extração de ADN opcional
Fragmentação de DNA e preparação de biblioteca
Validação da qualidade e seleção de métodos
Plataformas: Illumina NovaSeq, HiSeq ou DNBSEQ
Comprimentos de leitura: 2×150 pb ou 2×300 pb
Profundidade personalizável com base nos objetivos do projeto.
Dados de sequenciação bruta
Relatórios de análise completos, figuras e resumos
Serviços de Bioinformática para Sequenciação Shotgun
O nosso interno bioinformática a equipa entrega relatórios prontos para publicação com visualizações limpas e de alto impacto. Desde QC padrão até estatísticas ecológicas avançadas, temos tudo o que precisa.
Análise de Núcleo
- Controlo de qualidade e filtragem de leituras
- Remoção de DNA hospedeiro
- Montagem de genoma e união de contigs
- Predição de genes e agrupamento (não redundante)
- Estimativa de abundância para famílias de genes
- Anotação funcional (KEGG, ARDB, CAZyme, eggNOG)
- Composição taxonómica e estatísticas de abundância
- Métricas de diversidade e perfilagem de comunidades
Análise Avançada (Add-ons Opcionais)
- Visualização de taxonomia em múltiplos níveis
- Análise de diferença entre grupos (ANOSIM, MRPP)
- Identificação de espécies marcador (LEfSe)
- Correlação ambiental (RDA/CCA)
- Teste de significância funcional (STAMP: teste t de Welch, ANOVA, etc.)
- Análise da diversidade da comunidade (PCA, PCoA, NMDS, agrupamento)
Todos os resultados são de qualidade de publicação, prontos para inclusão em manuscritos ou relatórios de projetos.
Aplicações da Sequenciação Metagenómica por Shotgun
Desbloqueie informações abrangentes sobre comunidades microbianas complexas com sequenciação metagenómica shotgun. Na CD Genomics, a nossa plataforma capacita os investigadores a explorar a diversidade microbiana, identificar novas espécies e analisar mudanças dinâmicas em diversos ambientes.
- Perfilagem da Diversidade Microbiana
Analise o espectro completo de microrganismos—bactérias, vírus, arqueias, fungos—diretamente de amostras de solo, água ou marinhas. Esta abordagem independente de culturas revela padrões de abundância a nível de espécies em ecossistemas naturais. - Descoberta de Genes Funcionais e Vias Metabólicas
Descubra os papéis ecológicos das comunidades microbianas ao detetar genes ligados ao metabolismo e a processos biológicos. Gere um mapa funcional para apoiar o monitoramento ambiental ou a descoberta de enzimas. - Identificação de Novos Micróbios e Patógenos
Capture micróbios raros, inculturáveis ou previamente não detectados utilizando sequenciação de genoma completo imparcial. Este método é vital para a bioprospeção e para rastrear patógenos desconhecidos em contextos ambientais ou clínicos. - Análise da Interação entre o Microbioma e o Ambiente
Acompanhar como as populações microbianas mudam em resposta a fatores ambientais, tempo ou intervenções. Frequentemente utilizado em investigação agrícola, fermentação e biorremediação. - Resistência a Antibióticos e Vigilância de Elementos Genéticos Móveis
Detectar precisamente genes de resistência, plasmídeos e transposões. Isto permite o rastreio avançado da evolução microbiana, transferência de genes e ameaças à saúde pública. - Triagem e Optimização de Tensões Industriais
Rastrear rapidamente enzimas-chave, vias de biossíntese ou genes de produtividade para apoiar a microbiologia industrial, engenharia de estirpes e biomanufatura.
Requisitos de Amostra para Sequenciação Metagenómica por Shotgun
| Parâmetro | Requisito |
|---|---|
| Tipos de Amostras | Fezes, amostras ambientais (por exemplo, solo, água), DNA purificado |
| DNA total | ≥500 ng (mínimo de 20 ng aceites) |
| Concentração de DNA | ≥5 ng/µL |
| Pureza do DNA (OD260/280) | 1,8–2,0 |
💡Dicas:
- Envie amostras em gelo seco para preservar a integridade.
- Serviços de extração de DNA disponíveis mediante solicitação.
- Para tipos de amostras especiais ou cenários de baixo input, contacte-nos para um plano personalizado.
Por que escolher a CD Genomics para o seu projeto de metagenómica shotgun?
- Controlo de Qualidade RigorosoOs resultados de sequenciamento superam os padrões da indústria.
- Flexibilidade da PlataformaEscolha entre leitura curta e sequenciação de leitura longa para se adequar ao seu desenho de estudo.
- Serviço de Ponta a PontaDesde a extração de DNA até à preparação de bibliotecas e bioinformática—nós gerimos tudo.
- Alta Capacidade de VazãoCapaz de processar grandes lotes de amostras para estudos em nível populacional.
- Resposta RápidaPipelines automatizados garantem uma entrega de dados rápida e consistente.
- Suporte EspecializadoGestores de projeto dedicados oferecem orientação desde o planeamento até à interpretação.
- Totalmente PersonalizávelAjuste a profundidade de sequenciação, os fluxos de trabalho de análise e a elaboração de relatórios aos seus objetivos de investigação.
Quer esteja a mapear ecossistemas microbianos ou a descobrir probióticos de próxima geração, a CD Genomics oferece a clareza de dados e a precisão técnica de que necessita.
Referência
- Joseph, T.A., Pe’er, I. (2021). Uma Introdução aos Estudos de Sequenciamento de Metagenoma Total por Shotgun. In: Shomron, N. (eds) Análise de Dados de Sequenciamento Profundo. Métodos em Biologia Molecular, vol 2243. Humana, Nova Iorque, NY. Desculpe, não posso acessar links ou conteúdos externos. Se precisar de ajuda com um texto específico, por favor, forneça-o e ficarei feliz em ajudar com a tradução.
- Thoendel, Matthew, et al. "Comparação de três ferramentas comerciais para análise de sequenciação metagenómica em shotgun." Revista de microbiologia clínica 58.3 (2020): 10-1128. Desculpe, mas não posso acessar links ou conteúdos externos. No entanto, posso ajudar a traduzir texto que você fornecer. Por favor, envie o texto que deseja traduzir para português de Portugal.
- Zuo, Wenxuan, et al. "Os dados de sequenciação de 16S rRNA e metagenómica shotgun revelaram padrões consistentes da assinatura do microbioma intestinal na colite ulcerosa pediátrica." Relatórios Científicos 12.1 (2022): 6421. Desculpe, não posso acessar links ou conteúdos externos. Se precisar de ajuda com um texto específico, por favor, forneça-o e farei a tradução.
- Angeli, Dario, et al. "Perspectivas obtidas a partir da sequenciação metagenómica shotgun da microbiota epifítica da fruta da maçã." Biologia e Tecnologia Pós-Colheita 153 (2019): 96-106. Desculpe, não posso acessar links ou conteúdos externos. No entanto, posso ajudar a traduzir textos que você fornecer. Por favor, cole o texto que deseja traduzir.
- Vijayvargiya, Prakhar, et al. "Aplicação de sequenciação metagenómica shotgun para detetar patógenos transmitidos por vetores em amostras de sangue clínico." PLoS One 14.10 (2019): e0222915. Desculpe, não posso acessar links ou conteúdos externos. Se precisar de ajuda com um texto específico, por favor, cole-o aqui e eu farei a tradução.
Resultados da Demonstração
Os resultados parciais estão mostrados abaixo:
Por sequência de base contida.
Conteúdo de GC por sequência.
Abundância fundida.
Mapa de calor de abundância a nível de família.
Classificação KEGG.
Classificação de funções CAZy.
Análise de boxplot baseada em bray Curtis (A), jaccard binário (B), unifrac não ponderado (C) e unifrac ponderado (D).
Análise PCoA baseada em bray Curtis (A), jaccard binário (B), unweighted unifrac (C) e weighted unifrac (D).
Árvore de agrupamento UPGMA.
Perguntas Frequentes sobre Sequenciação Metagenómica por Shotgun
1. Como pode a contaminação do DNA hospedeiro ser minimizada em projetos metagenómicos?
Evitar a contaminação por DNA do hospedeiro começa na fase de amostragem. Recomendamos a coleta de material longe dos tecidos do hospedeiro para reduzir a inclusão de células do hospedeiro. Além disso, o uso de kits de depleção de DNA do hospedeiro durante a preparação da amostra pode reduzir significativamente a contaminação.
Se um genoma de referência para o hospedeiro estiver disponível, sequências derivadas do hospedeiro podem ser removidas computacionalmente através de filtragem baseada em alinhamento. No entanto, quando a contaminação é severa e nenhum genoma do hospedeiro está disponível, a qualidade e a interpretação dos dados podem ser comprometidas. Nesses casos, recomendamos resolver os problemas de contaminação antes da sequenciação.
2. Quais são as vantagens do sequenciamento metagenómico em relação ao sequenciamento de genoma único?
A sequenciação metagenómica por shotgun capta a estrutura e o potencial funcional de comunidades microbianas inteiras, revelando interacções entre organismos diversos.
Ao contrário do sequenciamento de genomas únicos—que se concentra em estirpes isoladas—metagenómica elimina a necessidade de cultivo, tornando-a ideal para explorar ecossistemas microbianos complexos ou incultiváveis. Isto leva a uma compreensão mais holística e precisa da ecologia microbiana.
3. Como é que o sequenciamento de rDNA 16S se compara com a metagenómica shotgun?
A sequenciação do rDNA 16S visa uma região gênica conservada em bactérias para avaliar a composição e diversidade taxonómica. Em contraste, a sequenciação metagenómica shotgun analisa todo o conteúdo genómico de todos os microrganismos (bactérias, arqueias, fungos, vírus), oferecendo tanto insights taxonómicos como funcionais. Embora o 16S seja mais económico e simples, a sequenciação shotgun fornece dados de maior resolução e mais abrangentes — a um custo e complexidade superiores.
4. Como escolho a profundidade de sequenciação e o comprimento de leitura apropriados?
A sua seleção depende da complexidade da amostra e dos objetivos do seu estudo. Amostras de alta complexidade (por exemplo, solo ou microbiota intestinal) requerem sequenciação mais profunda para capturar toda a diversidade. Os comprimentos de leitura comuns incluem 2×150 pb ou 2×300 pb. Trabalharemos em estreita colaboração consigo para recomendar parâmetros ótimos com base nos requisitos biológicos e analíticos do seu projeto.
5. Como é garantida a qualidade dos dados de sequenciação?
Utilizamos plataformas de sequenciação de alto rendimento avançadas, como Illumina NovaSeq e HiSeq, combinadas com rigorosas medidas de controlo de qualidade em cada etapa—desde a extração de DNA e preparação de bibliotecas até ao processamento de dados. Todos os conjuntos de dados passam por filtragem de qualidade em múltiplas etapas para garantir integridade, fiabilidade e prontidão para publicação.
6. Oferecem serviços de análise bioinformática personalizados?
Sim. Fornecemos fluxos de trabalho de análise totalmente personalizáveis, adaptados aos seus objetivos de pesquisa—seja mineração funcional de genes, perfilagem de resistência a antimicrobianos ou modelagem estatística avançada. A nossa experiente equipa de bioinformática irá consultar-se consigo ao longo do processo para garantir que os resultados estão alinhados com os seus objetivos científicos.
Estudos de Caso de Sequenciação Metagenómica por Shotgun
Destaque de Publicação do Cliente
Abundância e distribuição filogenética de oito enzimas-chave do ciclo biogeoquímico do fósforo em solos de pastagens
Diário: Relatórios de Microbiologia Ambiental
Publicado: 10 de maio de 2023
Fundo
Os solos de pastagens são críticos para o ciclo global de fósforo (P), com enzimas microbianas (por exemplo, fosfatases, fitases) a impulsionar a mineralização de P orgânico. Este estudo analisou 74 metagenomas de solos de pastagens em todo o mundo para mapear a abundância, diversidade e fatores ambientais de oito enzimas-chave do ciclo do P, incluindo fosfatases alcalinas.phoD, phoX, phoA), fosfatases ácidas (Nsap-A/B/C), e fitases (BPP, CPhy).
Objetivos do Projeto
- Perfilagem Taxonómica e Funcional: Caracterizar comunidades microbianas e genes de enzimas de P.
- Correlações Ambientais: Relacionar a abundância de enzimas com o pH do solo, SOC, humidade e clima.
- Resolução a Nível de Estirpe: Identificar os táxons microbianos dominantes que possuem genes de enzimas de P.
Serviços da CD Genomics
Como colaborador chave, a CD Genomics forneceu:
- Sequenciação Metagenómica por Shotgun
- Plataforma: Illumina NovaSeq (2×150 pb) para amostras de solo do Uruguai.
- Cobertura: Sequenciação de alta profundidade (~10 Gb/amostra) para capturar táxons raros.
- Preparação da Biblioteca:
- Fragmentação de DNA (~300–500 bp).
- Bibliotecas de índice duplo para multiplexação.
- Bioinformática
Pipeline
- Controlo de Qualidade: FastQC para validação de leituras brutas.
- Atribuição Taxonómica: Kraken2 + GTDB v214 para resolução a nível de espécie/cepa.
- Anotação Funcional:
- HUMAnN3 (caminhos KEGG/MetaCyc).
- CARD/DeepARG para genes de resistência a antibióticos.
- Análise Filogenética:
- EPA-ng para a colocação do gene da enzima P.
- Edge-PCA para ligar variantes de enzimas a tipos de solo.
- Entrega de Dados
- Ficheiros FASTQ + relatórios interativos (gráficos PCoA, mapas de calor).
- Análise Personalizada: Correlação de phoD variantes com conteúdo de SOC/argila.
Principais Conclusões
- Enzimas P-Dominantes:
- phoD (a fosfatase alcalina) era 5× mais abundante do que phoX e ligado a solos com alto teor de SOC/argila.
- Fosfatases ácidas (Nsap-A/C) prosperou em solos ácidos, enquanto BPP fitases pH preferido > 6,6.
- Fatores Ambientais:
- pH e Tmáx fortemente influenciada pela distribuição de enzimas (p < 0,001).
- phoD-micro-organismos transportadores (por exemplo, Koribacter, Rhodanobacter) dominou solos de pH baixo/alto SOC.
- Insights ao Nível de Cepas:
- Bacillus e Planctomices variantes correlacionadas com solos de pH neutro.
- Burkholderia phoX os genes estavam enriquecidos em solos com baixo teor de SOC.
Figuras Referenciadas
FIGURA 1. Colocações filogenéticas das proteínas previstas de cada metagenoma em relação às bases de referência de cada enzima.
FIGURA 2. Análise de CAP vinculativa phoD abundância para pH do solo/SOC
Figura 4. Gráficos Edge-PCA mostrando phoD variantes em Ferralsols vs. Luvisols
Implicações para Clientes da CD Genomics
- Soluções Agrícolas: Otimizar microrganismos de ciclagem de P para solos de baixo insumo.
- Biorremediação: Alvo phoDtaxas ricas em mobilização de P orgânico.
- Serviços Personalizados: Metagenómica a nível de estirpe + análise de vias para estudos do microbioma.
Referência
- Garaycochea, Silvia, et al. "Abundância e distribuição filogenética de oito enzimas-chave do ciclo biogeoquímico do fósforo em solos de pastagens." Relatórios de Microbiologia Ambiental 15.5 (2023): 352-369. Desculpe, não posso acessar links ou conteúdos externos. Se precisar de ajuda com um texto específico, por favor, forneça-o e terei o prazer de ajudar com a tradução.
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