Спецвыпуск Trends in Microbiology посвящен языку описания генов микробов

В специальном выпуске журнала Trends in Microbiology опубликовано десять статей о том, как универсальный язык описания генов приносит пользу изучению микробного мира. Выпуск подготовлен под соредакторством профессора Института биоинформатики Вирджинии Бретта Тайлера.

Что такое Gene Ontology

Gene Ontology (GO) — это мощный язык, предоставляющий исследователям общий словарь для описания болезнетворных и полезных взаимодействий между микробом и его хозяином. Он служит важным мостом между конкретными экспериментами по характеристике функции генов и масштабными усилиями в области системной биологии, создавая глобальную картину взаимодействий хозяин-микроб.

Развитие и вклад консорциума PAMGO

  • GO был создан в 1998 году консорциумом из трех баз данных для дрожжей, плодовой мушки и мыши.
  • Консорциум Plant-Associated Microbe Gene Ontology (PAMGO) присоединился к работе в 2004 году, сосредоточившись на ассоциациях микробов с растениями (бактерии, грибы, оомицеты, нематоды).
  • PAMGO разработал более 800 новых терминов GO. Ключевым вкладом стало создание терминов, описывающих функции продуктов генов, которые производятся одним организмом (например, микробом), но действуют в другом (хозяине).

Преимущества и применение

  • Преодоление ограничений сравнения последовательностей: GO позволяет находить родственные гены с общей функцией, даже если они возникли в результате разных эволюционных путей, и сравнивать функцию генов в разных доменах жизни.
  • Метагеномика: Термины GO будут иметь большую пользу для метагеномных проектов (например, Human Microbiome Project (HMP)), помогая определить функции множества генов, обнаруженных в смешанных образцах из окружающей среды.
  • Модельные организмы: GO успешно используется для классификации функций генов в Escherichia coli и Saccharomyces cerevisiae, что позволяет выявлять сходства и различия с другими организмами и строить системное понимание их биологии.
  • Изучение патогенеза: Четыре статьи выпуска показывают, как GO помогает анализировать сложные взаимодействия при вторжении патогенов (бактериальные эффекторные белки, факторы вирулентности, системы доставки эффекторов, инфекции филаментозных патогенов). Термины выявляют общие темы в доставке эффекторных молекул разными микробами.
  • Грибковые инфекции: Термины PAMGO использовались для оценки функции генов у патогенных для человека дрожжей Candida albicans, в том числе с помощью переноса терминов от S. cerevisiae. Это позволяет находить общие элементы в болезнях растений и животных.
  • Вирусология: Одна из статей описывает, как функции GO могут быть присвоены вирусным патогенам, открывая возможности для применения GO в моделировании вирусных инфекций.

Призыв к научному сообществу

Бретт Тайлер, руководитель проекта PAMGO, призвал авторов научных статей включать присвоенные термины GO при публикации новых экспериментальных данных о генах, а научные журналы — содействовать этой практике. Это значительно облегчает работу биологов, изучающих организмы разных царств — от молекул до сложных биологических систем.