Time-Resolved Transposon Insertion Sequencing Reveals Genome-Wide Fitness Dynamics during Infection

2017 年发表在 mBio 上。通讯作者为华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室的王启要教授。

转座子测序技术（Transposon insertion sequencing, TIS）是高通量鉴定基因功能的技术，构建转座子插入文库，文库中的非必需基因都被转座子插入，然后在特定条件下培养，通过测序确定实验前后每个突变体的相对频率，从而得知不同基因在不同情况下的适应性贡献。

传统的转座子测序技术假定选择压力恒定，不考虑动态过程中的选择压力变化。然而在病原菌感染过程中，环境其实是动态的，选择压力并不是恒定的。研究者们开发了一种系统地分析time-series TIS 数据的方式，将其称为 pattern analysis of conditional essentiality (PACE)。对于在不同时间采样的 TIS 数据，PACE 会对于每一个突变在整个实验过程中的适应性及其变化进行定量的评估，鉴定不同突变的相关适应性。通过这种方式，PACE 能够克服现有方法的许多主要限制，特别是需要人工设置的有效大小阈值以及细菌群体扩张的列举（the need for artificial effect size thresholds and enumeration of bacterial population expansion）。

研究者们对一种鱼类病原体 Edwardsiella piscicida 的持续两周的感染过程的 TIS 数据应用了 PACE 分析，检测到了更多的影响该病原体适应性的基因（与假定恒定选择压力、人为设置阈值相比），并且鉴定出了有着不同 fitness profile 的突变亚群。

Figure 3. Analysis of time series TIS data via PACE.