Предсказание метаболического потенциала бактерий по ограниченным геномным данным

Способность бактерий усваивать пищу и производить из неё различные вещества определяется метаболической сетью ферментных путей, закодированных в их геномах. Новый вычислительный метод, описанный в журнале eLife, позволяет анализировать геном новой бактерии и выявлять её метаболические возможности, даже когда доступна лишь частичная информация — что типично для образцов из окружающей среды.

Метод использует подход глубокого обучения для выявления паттернов белков, присутствующих в метаболических путях, на основе большой коллекции аннотированных бактериальных геномов. Ключевое преимущество инструмента в том, что он создан и протестирован для работы с неполными геномными данными. Это позволяет идентифицировать бактериальные геномы и оценивать их метаболический потенциал в сложных микробиомах из почвы или других источников, где образцы часто неполные.

Это открытие важно для понимания микробиомов (сообществ бактерий и других микроорганизмов), которые поддерживают рост растений для повышения урожайности. Кроме того, лучшее понимание различных метаболических сетей позволит разрабатывать новые способы конструирования бактерий для биоэнергетических и биомедицинских применений.

Разработка метода началась как часть диссертационного проекта Дэвида Геллера-МакГрата в Институте океанографии Вудс-Хоул под руководством доктора Эджкомба. Метод был доработан и реализован в виде кода во время его работы в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (с доктором МакДермотт) и в Университете Аризоны (с доктором Уилером) в рамках стипендии Office of Science Graduate Student Research fellowship в области вычислительных бионаук.