2024.12.11【读书笔记】MLST多序列分型分析使用方法

一、 引言 (Introduction)

MLST（Multilocus Sequence Typing，多位点序列分型）是一种基于细菌基因组中多个管家基因序列变异的分子分型方法，广泛应用于细菌种群结构研究和抗生素耐药性（AMR）检测。它通过分析多个不同基因座位上的序列变异，为每个样本分配一个独特的序列型（Sequence Type, ST），从而实现菌株的精确分类和追踪。

二、 准备工作 (Preparation)

2.1 数据准备

为了进行MLST分析，我们需要高质量的测序数据，如测序reads或组装好的基因组序列，同时需要进行数据质量控制。

• 数据质量控制工具： 常用的工具包括fastqc用于读取质量评估，quast用于组装质量评估，以及prokka用于基因组注释。

  # 使用fastqc进行质量控制
  fastqc sample.fastq
  
  # 使用quast评估组装质量
  quast.py assembled_genome.fasta
  
  # 使用prokka进行基因组注释
  prokka assembled_genome.fasta --output_dir prokka_output
  

2.2 软件和数据库准备

在进行MLST分析之前，我们需要准备一些常用的软件和数据库，如mlst命令行工具和PubMLST数据库，以支持后续的分析工作。

• mlst命令行工具： 这是一个开源的MLST分析工具，可以通过以下命令安装：

  # 使用git克隆mlst仓库
  git clone https://github.com/tseemann/mlst
  
  # 进入mlst目录
  cd mlst
  
  # 编译mlst工具
  make
  

• PubMLST数据库： 提供了多种细菌的MLST方案和基因座信息，可以通过访问PubMLST官网查询。

2.3 MLST 方案的选择

选择合适的MLST方案对于目标菌种的分析至关重要，我们可以通过PubMLST数据库查询目标菌种的基因座信息，以确定合适的MLST方案。

三、 MLST 分析流程 (Workflow)

3.1 序列比对 (Sequence Alignment)

在进行MLST分析时，我们需要对输入的测序数据进行序列比对，以提取目标基因序列，并使用mlst命令行工具进行进一步分析。

• 使用mlst进行序列比对：

  # 比对序列并输出结果
  ./mlst --scheme <scheme_name> --input <input_file> --output <output_file>
  

  其中<scheme_name>是目标菌种的MLST方案名称，<input_file>是输入文件（可以是fasta或fastq格式），<output_file>是输出文件。

3.2 MLST 型别鉴定 (Allele and ST Determination)

通过mlst工具的输出结果，我们可以解读得到的等位基因和序列型（ST），从而确定样本的MLST型别。

• 结果解读示例：

  # 输出结果示例
  Allele 1: 123
  Allele 2: 456
  Sequence Type (ST): 789
  

在 MLST 分析中，通常会选择几个保守的基因（例如 7 个核心基因），对这些基因进行测序并比较其序列。根据每个基因的序列变异，给每个菌株分配一个唯一的 ST 号。这个 ST 号是由每个基因的序列类型组合而成的。

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