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.
Открытие «выключателя» может помочь очистить мозг от распространённого паразита
В мозге миллионов людей живет паразит, и большинство из этих людей-хозяев даже не подозревают об этом. Врачи обычно не лечат эту инфекцию, пока она не начнет поражать организм пациентов с…
Синдром Диогена – вот о чём может сигнализировать накопительство у пожилых
Беспорядок в доме, складирование хлама вкупе с социальной самоизоляцией пожилого человека многие списывают на возраст. Но за подобными симптомами может скрываться серьезное психическое расстройство — синдром Диогена. Об этом рассказала…
Conversation: Решающий возраст для здоровья сердца – 17-25 лет
Ключевым периодом, определяющим состояние сердца на всю жизнь, считается возраст от 17 до 25 лет. Об этом изданию The Conversation рассказала доцент кафедры сестринского дела Университета Южной Каролины Джуэл Скотт.…
МО: за ночь над регионами России сбили 130 украинских БПЛА
Силы ПВО за ночь уничтожили и перехватили 130 украинских беспилотных летательных аппаратов над регионами России, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи в период с 23:00 мск 30 октября…
В Бурятии арестовали гендиректора компании за хищения на дронах для СВО
Гендиректор ООО "Аэроком" арестован в Бурятии за хищение бюджетных средств, выделенных республикой для поставки комплексов БПЛА в зону СВО, сообщила пресс-служба Советского районного суда города Улан-Удэ. "По мнению органа следствия,…
ФСБ задержала жителя Коми, собиравшегося вступить в ряды ВСУ
ФСБ сообщила о задержании жителя Республики Коми, собиравшегося вступить в военизированное формирование Украины. Мужчину сняли с поезда, направлявшегося в Белгородскую область, заявили ТАСС в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России.…
США ревнуют к мощи нового китайского авианосца
Даже самый современный китайский авианосец по одному из ключевых показателей проигрывает старым амер...
Почему землетрясения случаются в сейсмически спокойных районах, пояснили учёные
Исследователи из Утрехтского университета выяснили, что за миллионы лет бездействия разломы земной к...
Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.
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)".