1. Gene Capture Coupled to High-Throughput Sequencing as a Strategy for Targeted Metagenome Exploration
- Author
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Eric Peyretaillade, Pierre Peyret, Eric Dugat-Bony, Corinne Biderre-Petit, Denis Le Paslier, Jérémie Denonfoux, Nicolas Parisot, Delphine Boucher, Diego P. Morgavi, Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement (LMGE), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Conception, Ingénierie et Développement de l'Aliment et du Médicament (CIDAM), Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA), Unité Mixte de Recherche sur les Herbivores - UMR 1213 (UMRH), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement, Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA), Unité Mixte de Recherches sur les Herbivores - UMR 1213 (UMRH), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement ( LMGE ), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 ( UBP ) -Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I ( UdA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Conception, Ingénierie et Développement de l'Aliment et du Médicament ( CIDAM ), Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I ( UdA ), Unité Mixte de Recherches sur les Herbivores ( UMR 1213 Herbivores ), VetAgro Sup ( VAS ) -AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] ( GENOSCOPE ), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )
- Subjects
DNA, Bacterial ,Rare biosphere ,Biology ,DNA sequencing ,a-subunit of the methyl-coenzyme M reductase ,03 medical and health sciences ,chemistry.chemical_compound ,diversité microbienne ,[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN] ,Operon ,Genetics ,Molecular Biology ,Gene ,030304 developmental biology ,métagénomique ,0303 health sciences ,metagenomics ,a -subunit of the methyl-coenzyme M reductase ,sequence capture ,454 pyrosequencing ,microbial diversity ,Base Sequence ,030306 microbiology ,α-subunit of the methyl-coenzyme M reductase ,High-Throughput Nucleotide Sequencing ,General Medicine ,Methanosarcina ,Full Papers ,Amplicon ,biology.organism_classification ,pyroséquençage ,chemistry ,[ SDV.BBM.GTP ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN] ,Metagenomics ,Metagenome ,Pyrosequencing ,Oxidoreductases ,Genome, Bacterial ,DNA - Abstract
International audience; Next-generation sequencing (NGS) allows faster acquisition of metagenomic data, but complete exploration of complex ecosystems is hindered by the extraordinary diversity of microorganisms. To reduce the environmental complexity, we created an innovative solution hybrid selection (SHS) method that is combined with NGS to characterize large DNA fragments harbouring biomarkers of interest. The quality of enrichment was evaluated after fragments containing the methyl coenzyme M reductase subunit A gene (mcrA), the biomarker of methanogenesis, were captured from a Methanosarcina strain and a metagenomic sample from a meromictic lake. The methanogen diversity was compared with direct metagenome and mcrA-based amplicon pyrosequencing strategies. The SHS approach resulted in the capture of DNA fragments up to 2.5 kb with an enrichment efficiency between 41 and 100%, depending on the sample complexity. Compared with direct metagenome and amplicons sequencing, SHS detected broader mcrA diversity, and it allowed efficient sampling of the rare biosphere and unknown sequences. In contrast to amplicon-based strategies, SHS is less biased and GC independent, and it recovered complete biomarker sequences in addition to conserved regions. Because this method can also isolate the regions flanking the target sequences, it could facilitate operon reconstructions.
- Published
- 2013