病毒序列相互关系网络图

宏病毒组|病毒序列相互关系网络图

今天继续给大家介绍宏病毒组V3.0的个性化分析点。本期将要介绍的个性化分析点是病毒序列相互关系网络图！

一、病毒序列相互关系网络图

病毒序列相互关系网络图主要用来研究病毒contigs之间的丰度相关性。具体分析基于病毒contigs丰度表，使用R corr.test包计算病毒contigs之间的相互关系（spearmen），然后使用Cytoscape软件绘制相互关系网络图。

二、病毒序列相互关系网络图适用场景

通过病毒序列相互关系网络图可以直观清晰的展示出病毒contigs之间的丰度相关性，从而寻找病毒之间互作强弱关系及聚类情况，方便快速锁定关键的核心病毒，为后续分析奠定基础。

三、案例分析

病毒序列相互关系网络图在宏病毒组研究中具有重要的意义，下面给大家分享几个研究例子，研究中皆运用到病毒序列相互关系网络图，大家可以通过阅读例子理解噬菌体宿主预测的意义及适用场景。

案例一：土壤巨病毒的隐藏多样性[1]

作者：Frederik Schulz

期刊：Nature Communications

时间：2018.11

目前已研究的巨病毒（nucleocytoplasmic large DNA viruses, NCLDV）只有小部分巨病毒能被成功分离，可能的原因是难以找到适合的宿主供病毒培养，并且缺乏有效从宏基因组中挖掘巨病毒的数据的方法，这导致巨病毒多样性研究难以开展。作者采用不依赖培养的“微型宏基因组”方法从土壤中获得16个巨病毒基因组，扩展了对巨病毒的认知，并且通过衣壳蛋白基因（MCP）的研究发现，巨病毒的遗传多样性超乎我们的想象。

作者根据巨病毒基因组之间的基因共享特征绘制了网络图，进一步研究已知巨病毒和新巨病毒的的进化关系。网络图结果与进化树结果相似，属于Mimiviridae家族中的Megamimivirinae, Klosneuvirinae 和Cafeteriavirus类别的巨病毒基因组的基因共享性较高，与其他NCLDV共享性较低的是solumvirus和solivirus，但是他们之间的基因共享性也较低，这与进化树结果存在出入，作者推测是在有限数量的情况下绘制进化树未能准确反映真实性，并期望更多巨病毒基因组被发现，丰富目前的系统进化树。

核质巨DNA病毒(NCLDV)基因共享网络

案例二：蜜蜂肠道病毒群落结构和宿主的相互关系[2]

作者:Germán Bonilla-Rosso 等

期刊: PNAS

时间：2020.01

本文作者用微生物群落相对简单、研究透彻的蜜蜂肠道作为模型，用宏病毒组手段对蜜蜂肠道的病毒群落结构进行鉴定，同时监控了病毒的时空差异，也对分离培养噬菌体进行了宿主预测，详细探讨了病毒群落结构和宿主之间复杂的相互关系。

为了实现198个contigs的分类和vOTUs划分，保留的病毒序列连同病毒数据库的参考序列，以及来自蜜蜂肠道278个基因组的原噬菌体序列做了进化网络分析。为了关注活跃的噬菌体，把网络中reads比对为参考序列或者序列低覆盖序列所在的node去除，最后网络得到了118个病毒簇（VCs）。

病毒contig和病毒参考序列、原噬菌体序列的进化网络图

案例三：噬菌体多样性、基因组学和系统发育[3]

作者：Moïra B. Dion 等

期刊：Nature Reviews Microbiology

时间：2020.02.03

在这篇综述中，作者讨论了噬菌体在结构、基因组和群落水平上的多样性，以及因其基因组的镶嵌性所介导的噬菌体之间复杂的进化关系。

如图描述了一种使用网络方式来显示噬菌体进化关系的复杂性，以及噬菌体是如何相互联系的新方法。这里使用vConTACT2(基于网络的系统发育程序)来分析噬菌体之间的关系，并使用Cytoscape v3.7.1使网络可视化。系统发育网络提高了我们对噬菌体进化关系的认识，因为它提供了水平基因转移的信息，这种水平基因转移普遍存在于噬菌体中，因此更具代表性。

噬菌体系统发育网络

参考文献

[1] Hidden diversity of soil giant viruses

[2] Honey bees harbor a diverse gut virome engaging in nested strain-level interactions with the microbiota

[3] Phage diversity, genomics and phylogeny