Обнаружено 1000 новых микробных геномов
Ученые из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI) сделали решающий шаг в изучении микробного разнообразия планеты. В статье, опубликованной 12 июня 2017 года в Nature Biotechnology, команда под руководством Никоса Кирпидиса сообщает о выпуске 1003 филогенетически разнообразных референсных геномов бактерий и архей — это крупнейший единовременный выпуск на сегодняшний день.
«Бактерии и археи составляют наибольшую часть биоразнообразия свободноживущих организмов на Земле», — сказал Кирпидис. Они завоевали все среды обитания и нашли способы выживать в самых суровых условиях с помощью различных ферментов и биохимических процессов.
Интерес Министерства энергетики США к этому биоразнообразию связан с ключевой ролью микробов в регулировании биогеохимических циклов Земли. Расшифровка функций генов, ферментов и метаболических путей имеет широкое применение в биоэнергетике, биомедицине, сельском хозяйстве и науках об окружающей среде.
Новые функции и новые применения
Эта работа является частью инициативы DOE JGI «Геномная энциклопедия бактерий и архей» (GEBA), цель которой — секвенировать тысячи геномов, чтобы заполнить неисследованные ветви древа жизни. «В дополнение к идентификации более полумиллиона новых белковых семейств, эта работа более чем вдвое увеличила охват филогенетического разнообразия всех типовых штаммов, для которых есть секвенированные геномы», — отметил Супратим Мукерджи, вычислительный биолог DOE JGI.
Поскольку значительная часть исследований в микробной геномике была сосредоточена на патогенах человека или биотехнологически важных штаммах, GEBA — это основное мировое усилие, направленное на заполнение филогенетических пробелов путем секвенирования разнообразных, но плохо охарактеризованных культурных типовых штаммов.
Выпуск этих геномов стал кульминацией почти десятилетней работы. Микроорганизмы были выделены из самых разных сред: от морской воды и почвы до растений, рубца коровы и кишечника термитов. Все 1003 генома общедоступны через систему Integrated Microbial Genomes with Microbiomes (IMG/M).
«Партнерство с коллекциями культур, такими как Институт Лейбница DSMZ в Германии и ATCC Global Bioresource Center в США, было критически важным для достижения этой цели», — подчеркнул Кирпидис.
Референсная система для интерпретации данных
Джонатан Айзен, микробиолог из Калифорнийского университета в Дэвисе, считает, что работа подтверждает: подход, направленный на достижение филогенетического разнообразия, более полезен, чем случайный выбор организмов для секвенирования.
Заполнение древа жизни предоставит исследователям референсную систему для понимания их собственных результатов. «Это невероятно полезно для интерпретации метагеномных данных. Если у вас есть референсные геномы со всего древа жизни, вы можете гораздо точнее "привязать" данные из окружающей среды», — пояснил Айзен.
«В то время, когда публичные базы данных наводнены потоком геномов низкого или сомнительного качества, сильно фрагментированных, химерных или загрязненных, значение геномов типовых штаммов как бесценных таксономических ориентиров невозможно переоценить», — заключил Кирпидис.