核糖体rRNA分类-功能应用-数据库-Silva

一．分类：

原核生物的rRNA分三类：5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA。

真核生物的rRNA分四类：5SrRNA、5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA。

S为大分子物质在超速离心沉降中的一个物理学单位，可间接反应分子量的大小。

原核生物和真核生物的核糖体均由大、小两种亚基组成。

二．功能

1.细菌或原核生物16S rRNA:

细菌核糖体RNA（rRNA）有三种类型：5S rRNA（120bp）、16S rRNA（约1540bp）和23S rRNA（约2900bp）。5S rRNA基因序列较短，包含的遗传信息较少，不适于细菌种类的分析鉴定；23S rRNA基因的序列太长，且其碱基的突变率较高，不适于鉴定亲缘关系较远的细菌种类；16S rRNA普遍存在于原核细胞中，且含量较高、拷贝数较多（占细菌RNA总量的80%以上），便于获取模板，功能同源性高，遗传信息量适中，适于作为细菌多样性分析的标准。

16S rRNA编码基因序列兼顾保守性和高变性,共有9个保守区和9个高可变区。保守区可用于设计引物进行目的片段的扩增，而通过对高变区的分析可以辨别细菌种类。因此，16S rRNA基因被认为是最适于细菌系统发育学研究和物种分类鉴定。目前用于16S rRNA基因深度测序的区域主要有V4区，V3-V4区、和V4-V5区等。

2.真核生物 18S rRNA

与细菌多样性分析类似，在真核微生物中也有三类核糖体RNA（rRNA），包括5.8S rRNA、18S rRNA和28S rRNA。

18S rRNA基因是编码真核生物核糖体小亚基的DNA序列，其中既有保守区，也有可变区（V1-V9，没有V6区）。保守区域反映了生物物种间的亲缘关系，而可变区则能体现物种间的差异，适用于作种级及以上的分类标准。V4区是文献中常用的检测片段。

3.古细菌多样性分析16S rRNA

古细菌（archaebacteria）又叫古生菌、古菌，是一类很特殊的细菌，同时具有原核生物和真核生物的某些特征。古细菌多生活在各种极端的生态环境中，它们代表了生命的极限，确定了生物圈的范围。古细菌和真细菌、真核生物一起，构成了生物的三域系统。古细菌分为泉古菌、广古菌、初古菌和纳古菌。具有代表性的古细菌有极端嗜热菌、极端噬盐菌、极端嗜酸菌、产甲烷古菌、嗜热菌、噬盐菌等。

4.真菌多样性分析ITS序列:

ITS序列是内源转录间隔区（Internally Transcribed Spacer），位于真菌18S、5.8S和28S rRNA基因之间，分别为ITS 1和ITS 2。在真菌中，5.8S、18S和28S rRNA基因具有较高的保守性，而ITS由于承受较小的自然选择压力，在进化过程中能够容忍更多的变异，在绝大多数真核生物中表现出极为广泛的序列多态性。同时，ITS的保守型表现为种内相对一致，种间差异较明显，能够反映出种属间，甚至菌株间的差异。并且ITS序列片段较小（ITS 1和ITS 2长度分别为350 bp和400 bp），易于分析，目前已被广泛用于真菌不同种属的系统发育分析。

三． 数据库

原核生物注释数据库收录了原核生物的基因序列信息，我们通过将自己手头的序列去和数据库进行比对，对自己的序列进行注释，有不同的数据库可提供我们使用，今天先学习一下Sliva数据库。

Sliva数据库(https://www.arb-silva.de/):

Sliva数据库全称（SILVA ribosomal RNA database），是一个核糖体的rRNA基因序列数据库，用来检查和比对RNA序列, 既可以针对小亚基,SSU，16S/18S，也可以针对大亚基, LSU，23S/28S，包括了Bacteria, Archaea古生菌和Eukarya。同时也是ARB(序列分析软件)的官方指定数据库。

SSU: 小亚基，Small subunit (16S/18Sribosomal RNAs)；

LSU: 大亚基，Large subunit (23S/28Sribosomal RNAs);

目前Sliva数据库最新版本在2020年8月份释放，版本号为138.1，包含198万条细菌16S序列信息，近7万条古菌核糖体序列。可以用于菌种鉴定和物种的分类鉴定，可以通过上传rRNA序列来确定序列的分类学信息。

部分功能：

1下载某细菌全部序列：

2 TestProbe,输入某探针序列，检测其检测的细菌类型

3 Download ARB files 下载SSU和LSU数据。

此外，还有其他微生物扩增子数据库，比如RDP数据库、GreenGene等。

参考：

http://www.360doc.com/content/20/1009/23/71874948_939661512.shtml

https://blog.sciencenet.cn/blog-3445347-1283784.html

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