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A de novo approach to disentangle partner identity and function in holobiont systems

Authors :
Stéphane Le Crom
Eric Pelletier
Patrick Wincker
Ian Probert
Fabrice Not
Camille Marchet
Erwan Corre
Pierre Peterlongo
Johan Decelle
Adriana Alberti
Arnaud Meng
Corinne Da Silva
Lucie Bittner
Sorbonne Université (SU)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 - UFR de Médecine Pierre et Marie Curie (UPMC)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Scalable, Optimized and Parallel Algorithms for Genomics (GenScale)
Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Station biologique de Roscoff (SBR)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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)
Génomique métabolique (UMR 8030)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)
Helmholtz Zentrum für Umweltforschung = Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ)
Analyse des Données à Haut Débit en Génomique (ADHDG)
Evolution Paris Seine
Université des Antilles et de la Guyane (UAG)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles et de la Guyane (UAG)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Fédération de recherche de Roscoff (FR2424)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université des Antilles et de la Guyane (UAG)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles et de la Guyane (UAG)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles et de la Guyane (UAG)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Source :
Microbiome, Microbiome, BioMed Central, 2018, pp.1-35. ⟨10.1101/221424⟩, Microbiome, 2018, pp.1-35. ⟨10.1101/221424⟩, Microbiome, Vol 6, Iss 1, Pp 1-15 (2018)
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

BackgroundStudy of meta-transcriptomic datasets involving non-model organisms represents bioinformatic challenges. The production of chimeric sequences and our inability to distinguish the taxonomic origins of the sequences produced are inherent and recurrent difficulties in de novo assembly analyses. The study of holobiont transcriptomes shares similarities with meta-transcriptomic, and hence, is also affected by challenges invoked above. Here we propose an innovative approach to tackle such difficulties which was applied to the study of marine holobiont models as a proof of concept.ResultsWe considered three holobionts models, of which two transcriptomes were previously assembled and published, and a yet unpublished transcriptome, to analyze their raw reads and assign them to the host and/or to the symbiont(s) using Short Read Connector, a k-mer based similarity method. We were able to define four distinct categories of reads for each holobiont transcriptome: host reads, symbiont reads, shared reads and unassigned reads. The result of the independent assemblies for each category within a transcriptome led to a significant diminution of de novo assembled chimeras compared to classical assembly methods. Combining independent functional and taxonomic annotations of each partner’s transcriptome is particularly convenient to explore the functional diversity of an holobiont. Finally, our strategy allowed to propose new functional annotations for two well-studied holobionts and a first transcriptome from a planktonic Radiolaria-Dinophyta system forming widespread symbiotic association for which our knowledge is limited. ConclusionsIn contrast to classical assembly approaches, our bioinformatic strategy not only allows biologists to studying separately host and symbiont data from a holobiont mixture, but also generates improved transcriptome assemblies. The use of Short Read Connector has proven to be an effective way to tackle meta-transcriptomic challenges to study holobiont systems composed of either well-studied or poorly characterized symbiotic lineages such as the newly sequenced marine plankton Radiolaria-Dinophyta symbiosis and ultimately expand our knowledge about these marine symbiotic associations.

Details

Language :
English
ISSN :
20492618
Database :
OpenAIRE
Journal :
Microbiome, Microbiome, BioMed Central, 2018, pp.1-35. ⟨10.1101/221424⟩, Microbiome, 2018, pp.1-35. ⟨10.1101/221424⟩, Microbiome, Vol 6, Iss 1, Pp 1-15 (2018)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8edfe8516b4725c3e59f77bd92c56929
Full Text :
https://doi.org/10.1101/221424⟩