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微⽣物統合データベースMicrobeDB.jpと微⽣物群集解析

トーゴーの日シンポジウム2021○森宙史１、藤澤貴智１、西出浩世２、矢口貴志３、高橋弘喜３、中川善一４、山田拓司４、内山郁夫２、中村保一１、黒川顕１
1. 情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所、2. 自然科学研究機構 基礎生物学研究所、3.千葉大学真菌医学研究センター、
4.東京工業大学生命理工学院

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MicrobeDB.jp integrates microbial data that can be linked to genomes. DB has opened since 2011

http://microbedb.jp/
中⾝は基本的にRDFデータ

Gene

Taxon

Ortholog: MBGD

Environment
Taxonomy:
NCBI Taxonomy

Genome: RefSeq
Culture Collection:
NBRC/JCM
Togo picture gallery by DBCLS islicensed under a Crea8ve Commons
A<ribu8on 2.1 Japan license (c)Metadata:
INSDC BioSample

Metagenome:
INSDC DRA

Red color indicates our collaborators.
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https://microbedb.jp/

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MicrobeDB.jp version 3 data
Data category
Prokaryote genome metadata (from RefSeq)
Culture collection strain metadata fromJCM/NBRC (from RDF-Portal)
Microbiome metadata (from INSDC BioSample)
Microbiome taxonomic composition data
Microbiome functional composition data

Number of entry
290,208 genomes
38,414 strains
1,631,611
samples
96,766 samples
4,784 samples

Version2と比べて、ゲノムは約20倍、メタゲノムは約10倍
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MeGAP3 (MetaGenome Analysis Pipeline for MicrobeDB.jp ver. 3）

BWA-MEM

MetaProdigal

c
KEGG

c

Meta 16S /Metagenome
discrimination byPARTIE

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Search and compare microbiome samples from soil
トーゴーの日シンポジウム2021

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Latent Environment Allocation (LEA)(Higashi K et al. 2018, PLoS Comp Biol)

Hierarchical Bayesian model ＋
Neural network

Taxonomiccomposition
calculated fromDNA sequenceh"p://leamicrobe.jp/

Naturallanguage data
related toenvironments

MicrobeDB.jp

Visualization of microbialcommunity compositions withenvironment topics
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How to map your metagenome data on LEA(Mori H et al. 2018, BMC Syst Biol)fastqfiles

VITCOMIC2（http://vitcomic.org/）

LEA（http://leamicrobe.jp/）~ 6 min. /a sample(100,000sequences)~ 0.5 sec. /a sampleclusterfiles(taxonomiccompositions)

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Ultrafast amino acid sequence similarity search web
server against metagenome sequences (PZLAST)(Mori et al. 2021, Bioinformatics)h"ps://pzlast.riken.jp/meta

Amino acid vs amino acid sequence similarity search against protein sequences ofpublic metagenome data (2.5TB) in MicrobeDB.jp
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Mycobiome Taxonomic Assignment Pipeline (MycoTAP)Current standard of the Fungal microbiome analysis is …

• Sequencing strategy: Amplicon sequencing• Taxonomic marker: ITS• Sequencer: Illumina short reads sequencers• Bioinformatics analysis tools: QIIME2 or DADA2• Reference sequence database: UNITE• Taxonomic assignment method: k-mer frequency
We want to analyze the fungal taxonomic composition in
the shotgun metagenomic sequencing data
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applicable to theshotgun metagenomic

sequencing dataMyc
M oTAyc PEv
M oTA _ SR
enyc P R
oT _ S 53
A P RR 14_ S 53 33
RR 14 1DA53 33
DA14 2DA 233
DA _SR3DA 2 RDA _SR 531
2 _ R5 4 3SR 31 31
QIR5 4 3IM31 32
QI E 243
IM _ S33
QI E 2 RR
IM _ S 53
E 2 RR 1 4_ S 53 33
RR 1 4 153 33
14 233M
St3ycagg
M oTAeryc Ped
M oTA _ SR
Ayc P RoT _ S 53
A P RR 14_ S 53 35
RR 14 5DA53 35
DA14 6DA 235
DA _SR7DA 2 R
DA _SR 531
2 _ R5 4 3SR 31 55
QI
R5 4 3IM31 56
QI E 243
IM _ S57
QI E 2 RR
IM _ S 53
E 2 RR 1 4_ S 53 35
RR 1 4 553 35
14 635
MSt7ycagg
M oTAeryc PedM oTA _ SRB
yc P RoT _ S 53
A P RR 14_ S 53 34
RR 14 3DA53 34
DA14 4DA 234
DA _SR5DA 2 R
DA _SR 531
2 _ R5 4 3SR 31 43
QI
R5 4 3IM31 44
QI E 243
IM _ S45
QI E 2 RR
IM _ S 53
E 2 RR 1 4_ S 53 34
RR 1 4 353 34
14 4345

Mycobiome Taxonomic Assignment Pipeline (MycoTAP)
Genus compositions
100%

90%

of mock community
80%

ITS sequencing data
70%

60%

50%

40%

30%

20%

MycoTAP can also be
10%0%

Alternaria
Aspergillus
CandidaChytriomyces
Claviceps
Fusarium
Gibberella

Mortierella
Naganishia
Neosartorya
Penicillium
Rhizoctonia
Rhizomucor
Rhizophagus

Saccharomyces
Saitoella
Trichoderma
Ustilago
OthersLicensed under a Creative Commons 表⽰4.0国際ライセンス©2021森宙史（国⽴遺伝学研究所）