Анализ структурного микродиверситета геномов озерного бактериопланктона
Метагеномный анализ, позволяющий извлекать геномную информацию из микробов окружающей среды, минуя культивирование, приближает ученых к раскрытию секретов микробного разнообразия.
Однако основное препятствие метода реконструкции метагеномно-собранных геномов (MAGs) заключается в возможности различать близкородственные геномы микроорганизмов, сосуществующих в окружающей среде.
Теперь группа исследователей под руководством Университета Киото разработала метод, который всесторонне обнаруживает внутривидовое геномное разнообразие, или микродиверситет, некультивируемой бактериальной ДНК.
«Способность этого улучшенного метода MAG обнаруживать ранее упущенные вариации позволяет нам изучать геномную информацию с акцентом на последовательность ДНК и структурные особенности генома», — говорит ведущий автор Юсукэ Окадзаки.
Спектр микродиверситета геномов бактерий окружающей среды оказался шире, чем ожидалось. В то время как одни виды сохраняют клоноподобные популяции, другие демонстрируют такое широкое разнообразие, что это значительно затрудняет реконструкцию последовательностей ДНК. В связи с этим идентификация микродиверситета имеет решающее значение для понимания микробной экологии и эволюции.
«Поскольку большинство микробов в окружающей среде трудно культивировать, идентификация микродиверситета среди них ограничена», — отмечает Окадзаки.
Чтобы решить эту проблему, команда использовала трехэтапный подход:
- Комплексный метагеномный отбор проб экосистемы, нацеленный на группы бактериопланктона, взятые на двух разных глубинах в течение двенадцати месяцев на пелагической станции озера Бива.
- Последующее обнаружение геномных микровариантов как несоответствий между собранной геномной последовательностью и предварительно собранными чтениями секвенирования ДНК.
«Это исследование открывает будущее высокоразрешающей геномики в микробной экологии, помогая нам разобраться в том, что кажется одинаковым, но на самом деле разным», — говорит автор.
Статья «Long-read-resolved, ecosystem-wide exploration of nucleotide and structural microdiversity of lake bacterioplankton genomes» была опубликована 8 августа 2022 года в журнале mSystems.