(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111643877.9 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 予果生物科技 （北京） 有限公司 地址 102600 北京市大兴区经济技 术开发 区地盛东路1号院6号楼5 01室 申请人 西咸新区予果 微码生物科技有限公 司　 予果智造科技 （北京） 有限公司 (72)发明人 夏涵　官远林　黎松　温颜华　 胡龙　梁晓雪　穆西玉　史琦琦　 宋雅丽　 (74)专利代理 机构 西安鼎迈知识产权代理事务 所(普通合伙) 6126 3 代理人 刘喜保(51)Int.Cl. G16B 30/10(2019.01) G16B 25/10(2019.01) G16B 20/30(2019.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的 综合性方法 (57)摘要 本发明提供了一种鉴定细菌质粒基因组及 其特征图谱的综合性方法， 所述方法筛选出候选 的质粒序列并统计基本信息； 再从公共数据库下 载已知的质粒序列数据， 同源聚类并去冗余构建 参考数据库； 对确定为质粒的序列进行特征分 析， 全面刻画细菌质粒基因组的特征图谱； 评估 质粒所携带的抗菌素耐药基因的风险等级及相 应的拷贝数数量， 整体评估质粒耐药基因的风险 程度； 统计各细菌的质粒信息并进行归类统计， 从整体上描述用户提供的细菌基因组的完整质 粒信息。 本发明方法可作为院内获得性感染， 社 区获得性 感染， 抗菌素耐药性流行和预测的基础 工具， 对于研究细菌内部因水平基因转移而增加 的菌种遗传多样性及受体菌获得新的生物学性 状方面也会有积极作用。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114400048 A 2022.04.26 CN 114400048 A 1.一种鉴定细菌质粒基因 组及其特 征图谱的综合 性方法， 其特 征在于， 所述方法包括： (1)从用户提供的细菌基因组文件中按照长度筛选出候选的质粒序列并统计基本信 息， 修改序列名字 便于后续进行统计； (2)从公共数据库下 载已知的质粒序列数据， 同源聚类并去冗余构建参 考数据库； (3)对确定为质粒的序列进行 特征分析， 全面刻画细菌质粒基因 组的特征图谱； (4)结合步骤(3)质粒鉴定的特征， 评估质粒所携带的抗菌素耐药基因的风险等级及相 应的拷贝数 数量， 整体评估质粒耐药基因的风险程度； (5)统计各细菌的质粒信息并进行归类统计， 从整体描述用户提供的细菌基因组的完 整质粒信息 。 2.根据权利要求1所述的一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法， 其特 征在于， 步骤(2)构建所述参考数据库是采用最优比对算法和参数将候选的细菌质粒序列 与手动整理的数据库进 行比对， 结合具体的比对信息进 行过滤， 确定序列是否为质粒序列， 并确定质粒序列对应数据库的来源和相应编号。 3.根据权利要求1所述的一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法， 其特 征在于， 所述步骤(3)特征分析包含质粒的类型和可接合转移能力分析， 整合两个及两个以 上耐药数据库获得质粒序列的耐药基因的数量和类别以及毒力因素。 4.根据权利要求1所述的一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法， 其特 征在于， 所述步骤(5)统计的细菌质粒信息按照数量、 类别、 公共数据来源、 耐药基因数量和 类型、 抗菌素耐药机制、 抗菌素信息、 可接合 转移能力、 毒力因素进行归类统计。 5.根据权利要求1所述的一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法， 其特 征在于， 所述方法还包括步骤(6)分析菌株质粒之间的共线性来可视化菌株质粒结构变异 的具体位置 。 6.根据权利要求5所述的一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法， 其特 征在于， 所述分析菌株质粒之间的共线性来可视化其结构变异的具体位置是通过如下方 法： 挑选同种菌株的质粒按照序列长短信息依次上下排列位置或者支持通过菌株收集时 间来进行排列来进行 结果展示， 每种菌株质粒都以特定的颜色进行区分。 7.根据权利要求1所述的一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法， 其特 征在于， 所述方法还包括步骤(7)对于全部的质粒序列进 行成环状态的评估： 采用脚本工具 结合菌株三代测序数据对全部的质粒序列进 行成环评估， 并指出未成环质粒的断点位置便 于后续进行针对性的调整。 8.采用权利要求1至7任一所述鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法获得 的细菌的质粒基因 组特征数据库。 9.权利要求1至7任一所述鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法在医院内 部获得性感染、 社区获得性感染、 抗菌素耐药性 流行和预测方面的应用。 10.权利要求1至7任一所述鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法在研究细 菌内部因水平基因转移而增加的菌种遗传多样性及受体菌获得新的生物学性状方面的应 用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114400048 A 2一种鉴定细菌质粒 基因组及其特征图谱的综合性方 法 技术领域 [0001]本发明属于生物信息学领域， 具体涉及一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的 综合性方法。 背景技术 [0002]细菌通过水平基因转移获得外源性DNA， 这个能力能够使其快速适应环境变化所 带来的生存压力， 提供了强有力的竞争优势并可能改变与宿主之间的关联。 细菌的水平基 因转移一方面提高了细菌适应新环境的能力， 另一方面大大增加了细菌的多样性。 目前， 已 知参与水平转移的基因大多与细菌的抗药性和致病性有关。 质粒作为水平基因转移的一种 重要载体， 质粒DNA 通过接合作用不仅可在同一种属细菌间转移， 而且 可在不同种属细菌间 相互传递。 现已证实不仅不同大肠埃希菌菌株之间能发生 R质粒转移， 而且伤寒 沙门菌能将 R质粒传递给大肠埃希菌； 反过来， 大肠埃希菌也可将不同来源的R质粒转移给伤寒沙门菌 和痢疾志贺菌 。 [0003]但是， 现在还缺少能准确快速鉴定细菌质粒基因组及其特征 图谱的工具， 对于研 究细菌内部因水平基因转移增加的菌种遗传多样性及受体菌获得新的生物学性状方面也 存在影响。 发明内容 [0004]针对现有技术中存在的如何快速准确地鉴定细菌基因组中的质粒基因组及其特 征图谱的技术问题。 本发明提供了一种鉴定细菌质粒基因组及其特征图谱的综合性方法借 助高通量测序技术大规模获取菌株基因组信息， 尤其借助三代测序技术、 微生物相关公共 数据库和软件方法， 进行有序的整合应用于批量细菌的基因组分析， 快速获得了细菌的质 粒数量及其携带 的耐药基因和接合性转移能力等信息。 通过对信息的整合分析， 在研究医 院内部感染暴发事 件和抗菌素耐药等重大公共卫 生问题方面有很好的用途。 [0005]一方面， 本发明提供了一种鉴定细菌质粒基因组及其特征 图谱的综合性方法， 所 述方法包括： [0006](1)从用户提供的细 菌基因组文件中按照长度筛选出候选的质粒序列并统计基本 信息， 修改序列名字 便于后续进行统计； [0007](2)从公共数据库下 载已知的质粒序列数据， 同源聚类并去冗余构建参 考数据库； [0008](3)对确定为质粒的序列进行 特征分析， 全面刻画细菌质粒基因 组的特征图谱； [0009](4)结合步骤(3)质粒鉴定的特征， 评估质粒所携带的抗菌素耐药基因的风险等级 及相应的拷贝数 数量， 整体评估质粒耐药基因的风险程度； [0010](5)统计各细菌 的质粒信息并进行归类统计， 从整体描述用户提供的细菌基因组 的完整质粒信息 。 [0011]进一步的， 本发明所述步骤(1)中， 所述用户提供的细菌基因组(genome.fasta)， 通过短测序读长组装得到的基因组或者通过长测序读长的基因组序列； 所述按照长度过滤说　明　书 1/5 页 3 CN 114400048 A 3