Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета создали новый алгоритм для анализа метагеномов — наборов геномов больших сообществ микроорганизмов, которые обитают, к примеру, в почве, воде или кишечниках животных и человека.
Новый инструмент помог выяснить, что сегодня известна лишь половина всего многообразия кишечных бактерий, живущих в организмах людей. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Systems. Подробнее - в материале Planet Today.
Одна из важных задач биоинформатики заключается в том, чтобы восстанавливать последовательность генома — именно в нем заложена наследственная информация любого живого существа. Решение этой непростой задачи состоит из двух этапов: секвенирования («разрезания» молекулы ДНК на мелкие «кусочки» и прочтение каждого из них отдельно) и сборки, когда при помощи математических алгоритмов геном восстанавливают из фрагментов (ридов). Чем длиннее и точнее получаются риды во время секвенирования, тем эффективнее работают алгоритмы сборки, а значит, можно больше узнать о хозяине генома — животном, растении или бактерии. Однако создание длинных ридов стоит дороже, поэтому исследователи нередко предпочитают им короткие фрагменты.
Сегодня ученые умеют работать не только с единственным геномом, но и с их совокупностями — метагеномами. Это может быть генетический материал большого сообщества бактерий, которое живет в образцах почвы, в воде на дне океанов, в сточных водах и даже в кишечнике человека. Новый алгоритм, который разработали авторы статьи в Cell Systems — младший научный сотрудник СПбГУ Антон Банкевич и заведующий лабораторией «Центр алгоритмической биотехнологии» Института трансляционной биомедицины СПбГУ Павел Певзнер, позволяет гораздо эффективнее исследовать именно такое генетическое «ассорти».
Исследователи Санкт-Петербургского университета первыми в мире предложили изучать редкие бактерии с помощью анализа результатов секвенирования сразу двух технологий: Illumina, которая позволяет получать короткие фрагменты ДНК, и TruSeq Synthetic Long Reads (TSLR), которая помогает восстанавливать более длинные участки генома. Биоинформатики с помощью различных математических методов ищут, где участки ДНК (как короткие, так и длинные) совпадают, это позволяет понять, какие прочтения пришли из высокопредставленных в метагеноме бактерий, а какие из редких.
«К сожалению, мы не знаем точно, какие фрагменты генома к каким бактериям относятся. Однако новый алгоритм помогает нам спрогнозировать, какого размера будет "белое пятно" — неизученная область метагенома, — рассказал Антон Банкевич. — Эта информация позволяет увидеть полный масштаб многообразия бактериального сообщества, а значит — сэкономить немало средств исследователей. По нашим расчетам, суммарная длина геномов бактерий в кишечнике человека составляет 1,3 миллиарда нуклеотидов, а длина геномов кишечных бактерий, которую на сегодня удалось восстановить исследователям, — всего 656 миллионов. Это значит, что мы знаем только около 50 % микроорганизмов, которые живут у нас в животе».
Скорее всего, отмечает исследователь, известная половина — самая важная, тем не менее ученые всего мира продолжают изучать различные метагеномы и искать в них неизвестные виды бактерий. Такие находки могут обладать интересными свойствами и в будущем стать основой для новых видов антибиотиков, пестицидов или, к примеру, помочь в создании устойчивых к болезням овощей и фруктов. К тому же подобные исследования помогут больше узнать о различных заболеваниях желудочно-кишечного тракта — от элементарного расстройства желудка до болезни Крона.
Недавно ученые предложили считать человеческий микробиом — сообщество бактерий, живущих в симбиозе с организмом человека, — одним из органов тела наряду с сердцем и легкими. Его заболевания так же опасны, как заболевания других органов, и часто связаны с уменьшением многообразия бактерий. Предложенный в статье метод позволяет измерять и наблюдать, как меняется состояние микробиома, а значит — может помочь в его лечении.
Учёные обнаружили связь между длительностью сна и биологическим старением
Слишком короткий и слишком долгий сон связаны с более быстрым биологическим старением организма, показал анализ исследователей Колумбийского университета. Результаты основаны на данных примерно полумиллиона участников UK Biobank и 23 биологических…
COVID-19 может реактивировать вирусы Эпштейна-Барр и герпеса
Когда речь заходит оCOVID-19, легко сосредоточиться только на вирусе, который его вызывает, SARS-CoV-2. Но на то, как COVID-19 влияет на людей, могут влиять и другие факторы. Исследование, опубликованное в Nature,…
SM: распространенный витамин связан с улучшением когнитивных функций на 13%
Для любого, у кого есть близкий человек, страдающий деменцией или болезнью Альцгеймера, новости о неудачных или неоднозначных результатах потенциальных медикаментозных методов лечения вызывают беспокойство. При этом появляются и новые данные,…
Атаки на логистический центр в Екатеринбурге и 239 БПЛА. Последствия ударов ВСУ на российские регионы
Беспилотники и их обломки попали в жилые дома и логистический центр в Екатеринбурге. Погибших нет, сообщил губернатор Свердловской области Денис Паслер. Средства ПВО в течение ночи перехватили и уничтожили над…
Повреждения складов и энергетического объекта. Ситуация на Украине
Склады загорелись в Деснянском районе Киева, сообщили в городской военной администрации. Энергетический объект получил повреждения в Черниговской области на севере Украины, заявил глава региональной администрации Вячеслав Чаус. ТАСС собрал основное…
В Крыму задержали двух передававших спецслужбам Киева данные об объектах МО
Сотрудники ФСБ задержали в Крыму по подозрению в госизмене двух россиян, которые передавали Украине данные об объектах Минобороны России на полуострове и организовывали схроны со взрывчаткой для терактов. Об этом…
Американские авианосцы отправляются в прошлое
ВМС США приказано пойти на радикальный шаг – отказаться от использования электромагнитных катапульт ...
Под корой Меркурия могут скрываться металлические частицы
Используя новую лабораторную калибровку, исследователи планет в Германии создали самую надежную на с...
Что можно ждать от поколения, представители которого способны произнести фразу: «Я ТАКОЕ мороженое не люблю».
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".