在廣泛的功能、分類學和生態學元數據框架內的未培養病毒基因組擴展數據庫

IMG/VR v4: an expanded database of uncultivated virus genomes within a framework of extensive functional, taxonomic, and ecological metadata

Article，Nucleic Acids Research，2023-01-06， [IF 19.16]

DOI：10.1093/nar/gkac1037

第一作者：Antonio Pedro Camargo（共通訊）

通訊作者：Nikos C Kyrpides, Simon Roux

主要單位：聯合基因組研究所，勞倫斯伯克利國家實驗室，伯克利（DOE Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA DOE）

翻譯：周之超@UW-Madison

- 背景 -

病毒被廣泛認為是所有微生物組的重要成員。宏基因組學實現了對全球病毒圈的大規模探索，逐步揭示了地球上病毒的廣泛基因組多樣性，并強調了病毒影響生物過程的各種方式。IMG/VR提供了從（宏）基因組獲得的最大的病毒序列集合，以及功能注釋和豐富的元數據（metadata）。一個網絡界面使用戶能夠根據基因組特征和/或序列相似性有效地瀏覽和搜索病毒。在這里，我們提出了IMG/VR的第四個版本，由超過1500萬個病毒基因組和基因組片段組成，與前一個版本相比，規模增加了≈6倍。這些病毒聚類為870萬個病毒操作分類單位，包括231408個至少有一個高質量的代表。IMG/VR中的病毒序列現在使用一種新的檢測方法（geNomad）從基因組、元基因組和元轉錄組中系統地識別出來，IMG標準注釋還輔以使用CheckV的基因組質量評估、反映最新分類標準的分類法和微生物宿主分類法的預測。IMG/VR v4可在https://img.jgi.doe.gov/vr，基礎數據可在https://genome.jgi.doe.gov/portal/IMG_VR 下載。

相比于2022年年初發表的V3（https://mp.weixin.qq.com/s/kytq3Ec35EUO_RMOn24Hzg ），2023年年初發表的IMG/VR V4有如下方面的提升：

1.病毒基因組和片段的數量達到1500萬個，是以前的6倍。231408個vOTU至少有一個高質量代表序列，比之前的數字11577提升了近20倍。

2.添加了豐富的元數據，在用戶界面和下載頁面可以方便獲取。

3.發明了新的檢測方法geNomad。

- 討論(需要注意的方面) -

1.雖然在過去的幾年里，病毒序列預測工具的性能和準確性有了很大的提高，但這些預測仍然不完善，特別是對于短序列和與其他類型的移動遺傳元素（如質粒）密切相關的病毒。由于不同類型的UViG分析可以容納不同程度的非病毒序列，而且為了使用戶能夠應用他們自己喜歡的嚴格程度，IMG/VR v4現在將最有把握的預測歸入 "高信心 "類別，并提供與每個UViG相關的原始geNomad分數，以便進一步細化。

2.目前的預測方法通常存在召回率（recall）低或準確性(accuracy)低的問題。對于IMG/VR v4，選擇了一套保守的方法和截止點，這應該產生準確的預測，但只對少數的UViG產生預測。盡管如此，對這些宿主的預測應謹慎解釋，不能將其視為確定的病毒-宿主關聯。

3.自2016年以來，IMG/VR通過提供來自廣泛環境和病毒類型的大量病毒基因組，成為病毒生態學領域的旗艦數據庫。這里介紹的新的IMG/VR v4版本擁有迄今為止最大的UViGs集合。

參考文獻

Antonio Pedro Camargo, Stephen Nayfach, I-Min A Chen, Krishnaveni Palaniappan, Anna Ratner, Ken Chu, Stephan J Ritter, T B K Reddy, Supratim Mukherjee, Frederik Schulz, Lee Call, Russell Y Neches, Tanja Woyke, Natalia N Ivanova, Emiley A Eloe-Fadrosh, Nikos C Kyrpides, Simon Roux, IMG/VR v4: an expanded database of uncultivated virus genomes within a framework of extensive functional, taxonomic, and ecological metadata, Nucleic Acids Research, Volume 51, Issue D1, 6 January 2023, Pages D733–D743, https://doi.org/10.1093/nar/gkac1037

- 作者簡介 -

微生物組數據科學組

Nikos C. Kyrpides?

Ph.D

Kyrpides博士于2004年加入能源部聯合基因組研究所，領導基因組生物學項目和微生物基因組和元基因組的比較分析平臺（IMG）的開發。他在2010年成為元基因組學項目負責人，并從2011年起負責微生物基因組和元基因組的合并項目。在加入能源部聯合基因組研究所之前，Kyrpides博士在伊利諾伊州芝加哥的Integrated Genomics Inc.領導基因組分析和生物信息學核心的發展。他在伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校和阿貢國家實驗室跟隨Carl Woese進行了博士后研究。Kyrpides博士的研究重點是微生物組研究，重點是微生物組數據科學。他的小組正在開發新的方法，以實現大規模的比較分析，以及大數據的挖掘和可視化。

https://jgi.doe.gov/our-science/scientists-jgi/nikos-kyrpides/

美國能源部聯合基因組研究所

Simon Roux

組長，Ph.D

Roux博士于2017年加入JGI，作為元基因組計劃的一部分領導病毒基因組學研究。他的職責包括開發新的計算工具來識別病毒序列，設計新的實驗方法將病毒與它們的宿主聯系起來，與JGI用戶合作分析病毒數據集，并組織病毒生態基因組學領域的社區建設工作。對于這個角色，Roux博士可以依靠他在病毒生態學和病毒基因組學領域超過10年的專業知識，他在那里參與了跨學科的合作研究，重點是發展微生物系統中病毒多樣性和病毒-宿主互動的基礎知識。通過2021年能源部早期職業研究計劃，Roux博士在JGI建立了病毒基因組學小組，目前正在領導該小組進一步探索土壤微生物群落中病毒-宿主動態的生態和進化驅動因素。

https://jgi.doe.gov/our-science/scientists-jgi/simon-roux/

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總結

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