DOO: первая в мире база данных мульти-омики для изучения адаптации в глубоководных экстремальных условиях
Университет науки и технологий Гонконга (HKUST) совместно с Южной морской научно-инженерной лабораторией Гуандуна запустили первую в мире базу данных Deep Ocean Omics (DOO).
Это крупнейшая платформа такого рода, которая интегрирует и анализирует мульти-омиксные данные организмов, обитающих в самых экстремальных условиях океана, а также предоставляет специализированные аналитические инструменты для кросс-видовых сравнительных и эволюционных исследований.
Платформа призвана способствовать использованию глубоководных биологических ресурсов для углубления научного понимания биоразнообразия и экосистем глубин и развития глобальных исследований и приложений, связанных с биологической адаптацией к экстремальным условиям.
Статья «DOO: integrated multi-omics resources for deep ocean organisms» опубликована в Nucleic Acids Research.
Биоразнообразие глубин и вызовы для исследований
Глубокий океан (глубины ниже 1 000 метров) — одна из крупнейших и наименее изученных экосистем Земли. Он обладает уникальным биоразнообразием, сформированным экстремальными условиями: высоким давлением, дефицитом кислорода, постоянной темнотой, низкими температурами и ограниченностью питательных веществ.
Несмотря на обилие омиксных данных, полученных с помощью высокопроизводительного секвенирования, отсутствие единых ресурсов, стандартизированных данных и специализированных инструментов мешало их консолидации и изучению.
Создание и масштаб базы данных DOO
Чтобы заполнить этот пробел, исследовательская группа под руководством профессора Цянь Пэйюаня, профессора У Лунцзюня и доктора Шэ Цзяцзе вручную собрала и интегрировала мульти-омиксные данные 68 видов глубоководных животных, включая:
- 72 генома
- 950 транскриптомов
- 1 112 метагеномов
- 15 транскриптомов одиночных клеток
База охватывает виды из семи типов (Mollusca, Annelida, Arthropoda, Chordata, Cnidaria, Echinodermata, Porifera), обитающие в различных глубоководных биотопах: холодные просачивания, гидротермальные источники и подводные горы.
DOO также включает 1 413 ископаемых записей для поддержки эволюционного анализа стратегий адаптации. Это делает её самой полной мульти-омиксной платформой по глубоководным видам как по таксономическому охвату, так и по объёму данных.
Функции платформы и области применения
Платформа предоставляет три специализированных аналитических модуля:
- Генный и геномный модуль: для структурной и функциональной аннотации, анализа транскрипционных факторов, семейств убиквитина, транспозонов, генных семейств.
- Модуль функциональной геномики: включает сети коэкспрессии генов, динамические сетевые представления, визуализацию данных single-cell и метагеномный анализ.
- Модуль эволюционной и сравнительной геномики: позволяет проводить анализ пан-геномных наборов, микро- и макросинтению среди глубоководных видов, реконструкцию предковых кариотипов и построение филогенетических деревьев.
Все данные можно интерактивно визуализировать через специальный геномный браузер.
DOO фокусируется на трёх ключевых областях исследований:
- Расшифровка генетической информации, критически важной для выживания в экстремальных условиях.
- Прослеживание эволюционных траекторий глубоководных линий.
- Изучение симбиоза хозяин-микроб, необходимого для хемосинтетических экосистем.
Как первая специализированная платформа глубоководной мульти-омики, она предоставляет свободный доступ к курируемым наборам данных и инструментам. С момента запуска DOO привлекла более 1 500 пользователей из 40 стран.
Научное значение и перспективы
Профессор Цянь Пэйюань отметил: «Интегрируя мульти-омиксные данные, DOO позволяет проводить системный анализ механизмов адаптации глубоководных организмов. Исследователи могут идентифицировать гены, критичные для выживания, реконструировать эволюционную историю, охватывающую миллионы лет, и проводить масштабные исследования хемосинтетического симбиоза.
Консолидированные данные и инструменты базы позволяют мировому сообществу океанологов эффективнее проводить эволюционный и сравнительный геномный анализ, ускоряя исследования биоразнообразия и стратегий адаптации к выживанию и открывая новые пути для решения будущих проблем, вызванных экстремальными климатическими условиями».