比较基因组分析Yarrowia lipolytica BBE

5、比较全基因组变异图谱及关键途径基因变化分析

全基因组变异图谱分析（WGMP），基因是组分结合每个样品的测序Reads对参考基因组的覆盖情况和SNP、InDel的比较分析结果，以参考序列为标尺，基因把Reads覆盖情况和SNP、组分InDel的比较分布情况展示到环形的变异图谱上。从图上可直观比较Reads薄盖度的基因高低与变异分析结果的分布情况（图6）

赤藓糖醇是戊糖磷酸途径（PPP途径）的代谢产物，途径涉及多个关键基因。组分通过全基因组变异图谱的比较数据深入分析，赤藓糖醇合成途径中的基因关键基因转酮酶TKL1（YALI0_E06479g）有两个碱基发生单核苷酸多态性（SNP）变化：位于染色体CR382131.1上739638、740216位的组分碱基，参考基因组为A、比较T，基因Yarrowia lipolytica BBE-I7为G、组分G，这分别对应转酮酶TKL1的第412位和220位氨基酸。染色体CR382131.1上739638位碱基变化后与原碱基对应的三联密码子是同义密码子，因此氨基酸没有变化。740216位碱基的变化，导致该酶第220位氨基酸由赖氨酸变为谷氨酰胺。赤藓糖还原酶ER（YALI0_F18590g）也有两个碱基发生单核苷酸多态性（SNP）变化：位于染色体CR382132.1上2483635、2483794位的碱基，参考基因组为G、C，Yarrowialipolytica BBE—17为C、T，但是这两个碱基的变化并没有引起赤藓糖还原酶ER的氨基酸序列发生变化。

四、结论与展望

通过比较基因组分析，可以从基因组全局角度了解菌株，然后细致分析与目标途径相关的基因变化。比较基因组结果显示，Yarrowialipolytica BBE—17整个基因组有8078个小片段插与缺失变化（InDel），4256个基因发生了单核苷酸多态性变化（SNP），129个基因组结构变异（SV），142个DNA拷贝数变异（CNV）。但是与赤藓糖醇合成途径（图7>直接相关的只发现有2个关键途径基因TKLi、ER发生单核苷酸多态性变化（SNP），并且仅有一个氨基酸发生改变。

从基因组结构变异和DNA拷贝数变化来说，基本全为缺失型，说明Yarrowialipolytica BBE—17部分代谢活动受到抑制，这可能在一定程度上促进了其赤藓糖醇代谢通路的增强。基于此可以推测：关键途径基因的单核苷酸多态性变化（SNP）并不是Yarrowialipolytica BBE—17菌株具备积累赤藓糖醇能力的主要原因，应该是基因组全局的组装差异使Yarrowialipolytica BBE—17的整体代谢网络与模式菌株不同，这也是目标代谢途径加强和目标产物积累的主要原因。

1998年Stemmer等人提出了基因组重排技术（Genomeshuffling），为分子育种开辟了一条新的思路，但是高随机性和高筛选难度限制了该技术的推广应用。覃重军等人将酵母的16条染色体合并为一条染色体，成功获得了单染色体酵母，为基因组理性编辑和理性基因组工程育种提供了可能。本文通过比较基因组学揭示的研究内容，不仅为进一步优化亚罗解脂酵母生产赤藓糖薛的能力提供信息参考，也向理性基因组工程育种技术的快速发展提出了期待。

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