طبقهبندی و آرایهشناسی باکتریایی
طبقهبندی و آرایهشناسی باکتریایی رشتهای است که به نامگذاری باکتریها و سازماندهی آنها در یک سیستم سلسلهمراتبی میپردازد که منعکسکننده روابط آنهاست. سیستماتیک مدرن باکتریایی چندفازی و فیلوژنتیک است: این سیستم شواهد فنوتیپی، شیمیایی-آرایهشناختی و ژنومی را ترکیب میکند، با مقایسههای RNA ریبوزومی و توالی کل ژنوم که ستون فقرات یک طبقهبندی طبیعی را فراهم میآورند.
Definition
آرایهشناسی باکتریایی عبارت است از طبقهبندی سیستماتیک، نامگذاری و شناسایی باکتریها، که در آن ارگانیسمها بر اساس شباهت فنوتیپی، شیمیایی-آرایهشناختی و ژنومی و رابطه تکاملی در آرایههای رتبهبندیشده گروهبندی میشوند.
Scope
این موضوع اصول تعریف و نامگذاری آرایههای باکتریایی، تغییر از طبقهبندی مبتنی بر فنوتیپ به طبقهبندی مولکولی و مبتنی بر ژنوم، معیارهای مورد استفاده برای تعیین گونهها، و رتبههای استاندارد (حوزه، شاخه، رده، راسته، خانواده، جنس، گونه) را پوشش میدهد. این یک مرور کلی مرجع از نحوه نظمدهی باکتریها است، نه یک کاتالوگ از آرایهها.
Core questions
- آرایههای باکتریایی بر اساس چه شواهدی تعریف و نامگذاری میشوند؟
- یک گونه باکتریایی چگونه و با چه آستانههای ژنومی تعیین میشود؟
- فیلوژنی مولکولی چگونه طبقهبندی باکتریها را تغییر داد؟
Key concepts
- حوزه، شاخه، رده، راسته، خانواده، جنس، گونه
- آرایهشناسی چندفازی
- فیلوژنی RNA ریبوزومی 16S
- هیبریداسیون DNA-DNA
- هویت نوکلئوتیدی متوسط (ANI)
- تعیین گونه مبتنی بر ژنوم
- سویههای تیپ و نامگذاری
Key theories
- طبقهبندی فیلوژنتیک سهحوزهای
- مقایسه توالی RNA ریبوزومی حیات سلولی را به باکتریها، آرکئا و یوکاریا تقسیم میکند و فیلوژنی مولکولی را به عنوان مبنایی برای طبقهبندی طبیعی باکتریها تثبیت میکند.
- آرایهشناسی چندفازی
- آرایههای باکتریایی با ادغام چندین خط مستقل از شواهد، فنوتیپی، شیمیایی-آرایهشناختی و ژنومی، و نه با هیچ ویژگی واحدی، محدود میشوند.
Mechanisms
طبقهبندی، باکتریها را از حوزه تا گونه رتبهبندی میکند و شناسایی، یک جدایه ناشناخته را در آن سلسلهمراتب قرار میدهد. طبقهبندی اولیه بر فنوتیپ، فیزیولوژی و شیمیایی-آرایهشناسی متکی بود. سپس مقایسه توالیهای RNA ریبوزومی زیرواحد کوچک (16S) یک فیلوژنی مولکولی پایدار را فراهم کرد و آرایههای بالاتر را بازسازی نمود. تعیین گونه، که از لحاظ تاریخی بر اساس هیبریداسیون DNA-DNA و ترکیبی چندفازی از ویژگیها بود، به معیارهای مبتنی بر ژنوم مانند هویت نوکلئوتیدی متوسط همگرا شده است، و دادههای کل ژنوم اکنون زیربنای آرایهشناسیهای استاندارد بزرگ را تشکیل میدهند. نامها توسط قوانین رسمی نامگذاری اداره میشوند، و هر گونه به یک سویه تیپ تعیینشده متصل است.
Clinical relevance
آرایهشناسی نامها و گروهبندیهایی را فراهم میکند که آزمایشگاههای تشخیصی برای گزارش جدایههای باکتریایی و ارتباط یک ارگانیسم با آنچه در مورد گروه آن شناخته شده است، استفاده میکنند، و روشهای مبتنی بر ژنوم به طور فزایندهای نحوه تعریف و شناسایی گونههای بالینی مرتبط را مشخص میکنند. این مدخل اصول طبقهبندی را به عنوان مطالب مرجع توصیف میکند و مبنایی برای تصمیمات تشخیصی یا درمانی فردی نیست.
Evidence & guidelines
نامگذاری باکتریایی از قوانین بینالمللی توافقشده و گزارشهای کمیته در مورد سیستماتیک پیروی میکند، در حالی که ستون فقرات فیلوژنتیک و معیارهای گونه بر ادبیات اولیه RNA ریبوزومی و مقایسه کل ژنوم استوار است؛ پایگاههای داده مدیریتشده اکنون آرایهشناسیهای استاندارد مبتنی بر ژنوم را توزیع میکنند.
History
طبقهبندی باکتریایی با فنوتیپ، شکل، رنگآمیزی و فیزیولوژی آغاز شد و در ویرایشهای متوالی کتابچههای راهنمای سیستماتیک کدگذاری شد. فیلوژنی مولکولی دهه ۱۹۷۰ و پیشنهاد سهحوزهای سال ۱۹۹۰ مبنای آن را به مقایسه توالی تغییر داد، و عصر ژنومی تعیین گونه را از هیبریداسیون DNA-DNA به سمت معیارهای کل ژنوم و آرایهشناسیهای استاندارد مبتنی بر ژنوم سوق داده است.
Debates
- یک گونه باکتریایی چگونه باید تعریف شود؟
- مفهوم عملیاتی گونه از هیبریداسیون DNA-DNA و معیارهای فنوتیپی چندفازی به سمت آستانههای مبتنی بر ژنوم مانند هویت نوکلئوتیدی متوسط تغییر کرده است، و میزان وزنی که فنوتیپ باید حفظ کند، همچنان مورد بحث است.
Key figures
- Carl Woese
- Peter Vandamme
- Donovan Parks
- Philip Hugenholtz
Related topics
Seminal works
- woese-1990
- wayne-1987
- goris-2007
- parks-2020
Frequently asked questions
- آرایهشناسی چندفازی به چه معناست؟
- به این معنی است که آرایههای باکتریایی با ادغام چندین نوع مستقل از شواهد، فنوتیپی، شیمیایی-آرایهشناختی و ژنومی، به جای اتکا به یک ویژگی واحد، تعریف میشوند.
- یک گونه باکتریایی امروزه چگونه تعریف میشود؟
- تعیین گونه از هیبریداسیون DNA-DNA به سمت معیارهای مبتنی بر ژنوم مانند هویت نوکلئوتیدی متوسط حرکت کرده است، و مقایسه کل ژنوم اکنون برای تعریف و شناسایی گونهها محوری است.
Methods for this concept
- Antimicrobial Susceptibility Testing in Veterinary Medicine
- Metagenomic Binning
- Single-cell Microbiome Diversity Analysis
- Phylogenetic Analysis
- Multi-omics Phylogenetic Analysis
- Multi-omics microbiome diversity analysis
- Machine learning-assisted microbiome diversity analysis
- Time-series microbiome diversity analysis