Биоинформатики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 выяснили, что в кишечнике человека изучена только половина бактерий
Исследователи Санкт-Петербургского 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.
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.
Результаты исследования опубликованы в?журнале Cell Systems.
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 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Антон Банкевич и?заведующий лабораторией ?Центр алгоритмической биотехнологии? Института трансляционной биомедицины 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 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.