Обнаружение уникальных микробов стало проще благодаря новой программной платформе

Микробы — основа жизни на Земле. Эти крошечные организмы играют важную роль во всём: от преобразования солнечного света в фундаментальные молекулы жизни до производства большей части кислорода в атмосфере и циклирования питательных веществ между воздухом и почвой.

С развитием геномного секвенирования учёные могут исследовать не только изолированные микроорганизмы, но и целые микробные сообщества — микробиомы — на основе ДНК, обнаруженной в окружающей среде. Геномы, извлечённые из этих сообществ (метагеномные последовательности), позволяют идентифицировать организмы, осуществляющие биогеохимические процессы, влияющие на здоровье или болезни в микробиоме желудочно-кишечного тракта человека или взаимодействующие с корнями растений в ризосфере.

KBase (Department of Energy Systems Biology Knowledgebase) недавно выпустил набор функций и протокол для проведения сложного анализа микробиома, который может ускорить исследования в области микробной экологии.

Широкое внедрение секвенирования ДНК в микробиологии породило огромные объёмы геномных данных. Исследователям нужны вычислительные инструменты для получения высококачественных геномов из образцов окружающей среды, чтобы понять, какие организмы в ней обитают и как они взаимодействуют. Сочетание удобства использования, данных и биоинформатических инструментов в публичном онлайн-ресурсе делает KBase уникально мощной веб-платформой для решения этой задачи.

Новые функции в KBase позволят биологам получать геномы из последовательностей микробиома с помощью простого в использовании программного обеспечения, работающего на вычислительных ресурсах Министерства энергетики США. Это сократит время, необходимое для обработки данных секвенирования и характеристики геномов. Учёные могут использовать KBase для совместного анализа геномных данных и создания исследовательских сообществ для решения общих проблем микробной экологии.

Получение геномов некультивируемых микробов непосредственно из окружающей среды с помощью секвенирования ДНК — это недавнее достижение, позволяющее учёным обнаруживать и характеризовать новые организмы. Секвенирование ДНК всех микробов в данной среде даёт «метагеном». Генетический анализ метагеномов стал способом изучения микробных признаков, поведения и взаимодействий в сообществе в экологическом контексте.

Методы получения метагеномно-собранных геномов (MAGs) имеют разную степень успеха в зависимости от используемых техник. Всё больше исследователей генерируют последовательности микробиома, но многие не имеют прямого доступа к экспертизе, инструментам и вычислительным ресурсам, необходимым для извлечения, оценки и анализа их геномов.

Команда KBase добавила и обновила несколько инструментов анализа метагенома, типов данных и возможностей выполнения, чтобы предоставить исследователям средства, ускоряющие обнаружение микробных геномов и раскрытие генетического потенциала микробных сообществ.

Их недавняя статья в Nature Protocols представляет серию шагов анализа с использованием приложений и продуктов данных KBase для извлечения высококачественных MAGs из метагеномов. Эти возможности, включая вычисления, хранение данных, а также обмен данными и анализами, предоставляются общественности бесплатно через веб-платформу KBase. Этот протокол позволяет учёным как генерировать предполагаемые геномы организмов, обнаруженных только в окружающей среде, так и анализировать их с помощью инструментов, чтобы понять, кто они, что делают, с кем взаимодействуют и какую роль играют в экосистеме.