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.
Фрукты и орехи помогают бороться с неалкогольной жировой болезнью печени
Употребление фруктов и орехов может помочь защитить от неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП), но популярная добавка с клетчаткой может усугубить это состояние, как показало исследование Университета Эдит Коуэн (ECU). Статья…
У рыбьего жира выявили негативное воздействие на мозг
Исследовательская команда из американского Медицинского университета Южной Каролины выяснили, что добавки с рыбьим жиром способны негативно влиять на восстановление головного мозга после перенесенных черепно-мозговых травм. Эксперты изучали влияние омега-3 жирных…
Newby Teas: Названы сорта чая с высоким содержанием токсичных веществ
Востребованные сорта черного чая, такие как «Английский завтрак» и «Эрл Грей», нередко содержат повышенные концентрации фторидов. При регулярном потреблении они могут токсично воздействовать на организм. К подобным выводам пришли специалисты…
МО: за ночь над регионами России сбили 334 украинских БПЛА
Силы ПВО за ночь сбили над регионами РФ 334 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. Дроны уничтожили над Курской, Воронежской, Белгородской, Брянской, Калужской, Тверской, Тульской, Нижегородской, Новгородской, Рязанской,…
Гладков: за сутки в Белгородской области из-за атак ВСУ повреждены 17 домов
Атаками Вооруженных сил Украины за прошедшие сутки в Белгородской области повреждены 17 частных домов, два дома уничтожены огнем. Об этом сообщил глава региона Вячеслав Гладков в "Максе". "В Белгородском округе…
Хинштейн: ВСУ за сутки 88 раз обстреляли из артиллерии Курскую область, также сбито 130 БПЛА
Силы ПВО за прошедшие сутки сбили 130 украинских БПЛА над территорией Курской области, также ВСУ 88 раз применили артиллерию по отселенным пунктам региона. Об этом сообщил губернатор Александр Хинштейн в…
Противолодочная операция стран НАТО дает сигнал ВМФ России
Британия и Норвегия утверждают, что провели крупную операцию по отслеживанию российских подводных ло...
Найдена возможность предугадать риски самоповреждения при депрессии
Учеными разработан алгоритм, способный с высокой точностью предсказывать риск причинения себе вреда ...
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)".