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.
Белок Паркинсона может объяснить гендерный дисбаланс при болезни Альцгеймера
Согласно новым исследованиям, белок, наиболее известный своей ролью в болезни Паркинсона, может помочь объяснить, почему на женщин приходится около двух третей случаев болезни Альцгеймера. Результаты исследования опубликованы в журнале JAMA…
Анализ крови долгожителей выявил 37 белков, связанных с замедлением старения
Благодаря новому исследованию, выявившему десятки белков, связанных с замедлением старения в крови долгожителей, наука приблизилась на один шаг к разгадке секрета долголетия. Результаты данного исследования были опубликованы в журнале Aging…
Проживание на большой высоте может неожиданно повлиять на риск развития диабета
Исследования показали, что проживание на больших высотах снижает риск развития диабета, но ученые до сих пор не могли точно определить, почему это происходит – до настоящего времени. Новое исследование, проведенное…
МО: за ночь над регионами России сбили 87 украинских БПЛА
Российские средства ПВО за ночь уничтожили 87 украинских БПЛА над регионами РФ, а также над Азовским и Черным морями. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи (с…
Хинштейн: за сутки ВСУ обстреляли из артиллерии территорию Курской области 58 раз
Вооруженные силы Украины атаковали с помощью 47 беспилотников различного типа территорию Курской области за прошедшие сутки, 58 раз применили артиллерию по отселенным районам. Об этом сообщил губернатор региона Александр Хинштейн.…
Володин призвал отозвать рекомендации Минздрава о цвете одежды медиков
Рекомендации Минздрава РФ о цвете одежды для врачей и медперсонала нужно отозвать, подобные решения надо обсуждать с профессиональным сообществом. Об этом заявил председатель Госдумы Вячеслав Володин. По его словам, депутатам…
У Урсулы разболелась голова от капризов НАТО и Израиля
У главы Еврокомиссии Урсулы фон дер Ляйен произошло выгорание. Она жалуется подчиненным на усталость...
Обиды не безобидны, а их природа стала понятнее после нового исследования
О том, что ссоры, обиды наносят серьёзный вред не только отношениям, но и здоровью обеих сторон, чел...
Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!
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)".