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.
Инъекция вируса остановила развитие рака поджелудочной железы у трех пациентов
В ходе клинического исследования в США вирус остановил развитие рака поджелудочной железы у трех человек. Необходимы дальнейшие исследования в более крупных масштабах, но предварительные результаты обнадеживают, особенно учитывая, что для…
TN: кето-диета может помочь защитить от ряда заболеваний головного мозга
Согласно новому исследованию, диета, разработанная для снижения веса, может предложить и другие дополнительные преимущества. Результаты исследования были опубликованы в журнале Translational Neurodegeneration. Исследователи из Университета Коимбры в Португалии изучили десятки…
Левый и правый желудочки сердца по-разному сопротивляются при остановке сердца
Исследование, проведенное учеными из Национального центра сердечно-сосудистых исследований имени Карлоса III (CNIC), дает новое представление о фибрилляции желудочков, самом опасном типе сердечной аритмии. Исследование, опубликованное в журнале Cardiovascular Research, демонстрирует,…
272 украинских БПЛА, погибшие в Симферополе и удар по пригородному поезду. Последствия атак ВСУ на российские регионы
В Симферополе три человека погибли, еще семь получили ранения в результате удара ВСУ по нежилым объектам, сообщил глава Крыма Сергей Аксенов в "Максе". Позже стало известно об одном погибшем и…
Шуваев: в Белгородской области при атаках ВСУ погибли два человека за сутки
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области почти 100 раз за прошедшие сутки. В результате атак погибли два мирных жителя, еще трое ранены, сообщил врио губернатора региона Александр Шуваев в…
В Славянском районе Краснодарского края из-за прорыва дамбы ввели режим ЧС
Режим ЧС введен в Славянском районе Краснодарского края после прорыва дамбы, жителей эвакуируют. Об этом сообщает в "Максе" ЕДДС района. "Поступила информация о проране в теле дамбы обвалования реки Кубань…
Украина срывает Европе темп подготовки к войне с Россией
Устроив прибалтийский воздушный коридор для дальнобойных БПЛА, Зеленский смешал НАТО карты в деле по...
Ископаемые следы раскрывают, когда и как первые животные начали воспринимать мир
Более 540 миллионов лет назад на дне эдиакарского моря произошли необратимые изменения. Животные нач...
- Дорогая, только послушай, что пишут: "Ученые выяснили, что базовая температура тела у женщин постепенно растет в период с 18 до 42 лет. Причины этого явления пока изучаются".
- Дорогой, не доводи меня до кипения! Я тебе еще два часа назад сказала: пойди, вынеси мусор! А ты в интернете торчишь.
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)".