VIRE: глобальная платформа данных для лучшего понимания вирусов

Исследователи создали базу данных VIRE, которая объединяет примерно 1,7 миллиона вирусных геномов, полученных из более чем 100 000 метагеномов по всему миру. Метaгеномные данные получают путём полного секвенирования всей ДНК, присутствующей в определённой среде. Этот подход позволяет получать геномную информацию о микроорганизмах и вирусах, которые нельзя культивировать в лаборатории.

Исследование возглавляли Питер Борк, старший учёный и временный генеральный директор EMBL в Гейдельберге, и Сугуру Нисидзима, доцент-проектировщик в Центре исследования данных наук о жизни Высшей школы передовых наук Токийского университета и бывший постдок в группе Борка. Работа опубликована в журнале Nucleic Acids Research.

Viral Integrated Resource across Ecosystems (VIRE) — это крупнейший и наиболее полный на сегодняшний день ресурс о вирусах, обеспечивающий глобальную основу для понимания вирусного разнообразия в экосистемах, связанных с человеком, и окружающей среде. Ожидается, что эта работа значительно продвинет понимание экологических ролей вирусов и их взаимодействий с микробными сообществами.

Хотя известно, что разнообразные вирусы населяют экосистемы по всей планете, отсутствие всеобъемлющей структуры мешало их систематическому изучению. В частности, многие вирусы, обнаруженные в таких средах, как океаны, почвы и кишечник человека, являются бактериофагами, которые заражают бактерии. Поскольку большинство бактериофагов нельзя легко культивировать в лаборатории, их разнообразие и функции долгое время оставались неясными.

Используя передовые технологии обнаружения вирусов, команда комплексно идентифицировала вирусы, в основном бактериофаги, в различных средах, таких как человеческое тело, океаны и почвы, и предсказала их таксономию, хозяев и функции генов. Они также применили передовые вычислительные подходы для обнаружения вирусных геномов с высокой точностью. Это позволило им собрать и интегрировать примерно 1,7 миллиона вирусных геномов среднего и высокого качества, что представляет собой огромное расширение по сравнению с существующими вирусными базами данных.

Кроме того, для вирусов, заражающих бактерии и археи, команда использовала механизм защиты хозяина, известный как CRISPR спейсерные последовательности, чтобы с высокой точностью определить организмы-хозяева. Это последовательности ДНК, которые бактерии и археи сохраняют как запись прошлых вирусных инфекций; анализируя их, можно определить, какие вирусы заражали каких хозяев. Исследователи также прояснили функции вирусных генов, интегрировав аннотации из нескольких биологических баз данных, таких как KEGG и COG, которые описывают молекулярные пути и функции генов.

VIRE теперь является крупнейшей в мире интегрированной платформой, предоставляющей таксономию вирусов, предсказанных хозяев и функции генов в единой структуре. Ожидается, что это позволит проводить исследования, основанные на данных, в широком спектре областей, включая вирусную экологию, микробную эволюцию и науки об окружающей среде. Это достижение представляет собой важный шаг вперёд в понимании глобального разнообразия вирусов и будет способствовать раскрытию взаимодействий вирусов и микробов, а также продвижению исследований в области изменения окружающей среды, здоровья человека и болезней.