HaberlerTeknoloji & Bilim

Mikrobiyal toplulukların genomlarını çözmek için yeni bir birleştirici geliştirildi

4 Mins read
DNA

Kredi: CC0 Public Domain

St Petersburg Üniversitesi Algoritmik Biyoteknoloji Merkezi’nden araştırmacılar, bir grup Rus ve Amerikalı bilim adamının parçası olarak metaFlye assembler’ı geliştirdiler. Mikrobiyal topluluklardan DNA örnekleri toplamak için tasarlanmıştır. Yardımıyla, aralarında hastaların tedavi sürecinin kontrolü ve hatta yeni ilaçların yaratılması gibi çok çeşitli temel ve uygulamalı problemleri çözmek mümkündür.

Şu anda, herhangi bir canlı organizmanın DNA’sını incelemek için, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları karmaşık biyoteknolojik aletler – DNA sıralayıcılar kullanıyorlar. Bu özel makineler, genomu baştan sona ‘okuyamaz’ (insanların kitap okuması gibi). Bunu ayrı kısa parçalar halinde yapıyorlar – okuyorlar. Okumaları daha uzun parçalar halinde ve ideal olarak orijinal genomun tek bir dizisinde birleştirmek son derece karmaşık bir hesaplama problemidir. Milyon parçalık bir yapbozu bir araya getirmek gibidir. Problem, genomların genellikle okuma uzunluğunu aşan çok sayıda özdeş tekrarlayan diziler içermesi gerçeğiyle karmaşıklaşmaktadır. Bu zorlu problemle özel yazılımlar – genom birleştiriciler kullanarak başa çıkmak mümkündür.

Dünyanın önde gelen biyoinformatik laboratuvarlarında birkaç düzine farklı montajcı geliştirilmektedir ve bunlar bilim insanlarının kullanımına sunulmuştur. Bu çeşitlilik, birleştiricilerin dayandığı algoritmaların aşağıdakilere uyarlanması gerektiğinden kaynaklanmaktadır: farklı DNA sıralayıcı türleri üzerinde elde edilen farklı girdi verileri türleri; ve farklı organizmalar. Örneğin, bakteriyel genomların bir araya getirilmesine yönelik yaklaşımlar, insan genomunu bir araya getirmek için hiç uygun olmayabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Ek olarak, genomik derleyicilerin geliştiricileri, çözümlerini sürekli olarak geliştirmeye çalışmaktadırlar, böylece: programları daha hızlı çalışır ve daha az bellek kullanır; ve ortaya çıkan montajlar, rakip yazılım tarafından üretilenlerden daha uzun ve daha doğrudur.

Yeni metaFlye assembler, metagenomları birleştirmek için tasarlanmıştır. Bunlar, derin deniz, parktaki toprak veya insan bağırsağı gibi çeşitli ortamlardan elde edilen mikrobiyal topluluklardan alınan DNA örnekleridir. Böyle bir örneğin bir derlemesini aldıktan sonra, içinde ne tür ve kaç organizmanın sunulduğunu belirlemek mümkündür. Ek montaj analizi kullanarak, genellikle şunları bulmak mümkündür: bu organizmaların beslenebilecekleri; nasıl etkileşimde bulundukları; ve hangi maddeleri sentezledikleri. Tüm bu bilgiler gelecekte kullanılabilir, örneğin: yeni doğal kökenli ilaçları aramak için; aşırı toprak verimliliğinin altında yatan nedenleri belirlemek; hastaları tedavi etme sürecini kontrol ederken; ve diğer birçok temel ve uygulamalı sorunun çözümünde.

MetaFlye assembler, mevcut son teknoloji dizileme teknolojisi (uzun süreli okunan sıralama) kullanılarak elde edilen veriler için tasarlanmıştır. Halihazırda, kısa okumalı dizileme veya Illumina cihazlarında oluşturulan yeni nesil dizileme (NGS) verileriyle çalışan birkaç metagenomik birleştirici var. Bu birleştiriciler arasında metaSPAdes assembler var. 2016 yılında St Petersburg Üniversitesi Algoritmik Biyoteknoloji Merkezi’nde geliştirildi. Uzun okumalardan izole edilmiş genomların birleştirilmesi için bir yazılım da var. metaFlye, karmaşık metagenomik veriler için yeni teknolojiden yararlanmayı mümkün kılar. Oxford Nanopore ve PacBio teknolojileri ile çalışmak üzere özel olarak tasarlanmış ilk metagenom birleştiricidir.

St Petersburg Üniversitesi Algoritmik Biyoteknoloji Merkezi’nde kıdemli bir araştırma görevlisi olan projenin yazarlarından biri olan Mikhail Rayko, “metaFlye’yi geliştirme dürtüsü, uzun süreli okuma teknolojisi için belirli bir metagenomik birleştiricinin olmamasıydı” diyor. “Bu teknoloji, tüm modern genom bilimini şimdiden çarpıcı bir şekilde değiştirdi. Çok daha eksiksiz montajlar elde etmeyi öğrendik. Örneğin, onun yardımıyla, insan genomunun birçok eksik parçası yakın zamanda sıralandı ve yerelleştirildi. Orijinal Flye aracı kullanıldı. bunun için ve laboratuvarımızın üyeleri de bu projede yer aldı. Ancak, bu tür veriler metagenomlar için yeni görünmeye başladı ve elbette, işlemek için özel araçlara ihtiyaç var.

MetaFlye üzerindeki çalışmalar yaklaşık iki yıl önce başladı. Selefi olan genomik derleyici Flye’nin yaratılışından, yeni projenin temel alınarak hayata geçirildiğini sayarsak dört yıl geçti.

“Çalışmamızda, dergide yayınlanan Doğa Yöntemleri, bir insanın, bir ineğin ve bir koyunun gastrointestinal sisteminden birkaç simüle edilmiş (yani, bilgisayarda oluşturulmuş, gerçek DNA sıralaması olmadan) ve gerçek metagenomik örnekleri analiz etmek için metaFlye ve diğer birleştiricileri kullandık “diyor ortak yazar Alexey Gurevich Birleştirici ve St Petersburg Üniversitesi Algoritmik Biyoteknoloji Merkezi’nde kıdemli bir araştırma görevlisi. “Koyun mikrobiyomunun bir örneği belki de asıl ilgi alanıdır. İlk olarak bu çalışmada elde edilmiş ve çalışılmış, diğer iki örnek için ilk sıralama verileri üçüncü taraf yazarların çalışmalarından alınmıştır. metaFlye, mevcut en iyi analog programları kullanmaya kıyasla bu örnekte bir büyüklük sırası daha fazla viral genom ve bir buçuk kat daha fazla plazmit bir araya getirmeyi mümkün kıldı. “

Bir başka ilginç sonuç da, numunede yalnızca bakteri ve arkelerin değil, aynı zamanda ökaryotların da genomlarını bir araya getirmenin mümkün olmasıydı. Aynı zamanda, biyoinformatik analiz, ökaryotik genomik parçaların neredeyse yarısının nematodların veya yuvarlak kurtların temsilcilerine ait olduğunu ortaya çıkardı. Bu sonuç, parazitik enfeksiyon belirtileri gösteren hayvanın otopsi raporuyla tamamen uyumludur.

“MetaFlye assembler, çok çeşitli görevleri çözmek için bir araçtır. Bu tür verilerle çalışan tüm araştırmacılar tarafından erişilebilir olacaktır. Laboratuvarımızda yürütülen spesifik projelerden, montajcıyı Chernevaya taygasındaki toprak kompozisyonunu incelemek için kullanıyoruz— Alexey Gurevich, Batı Sibirya’nın anormal derecede yüksek doğurganlığa sahip benzersiz bir biyosönozu “diyor.


Bir genom birleştirici için seçim sürecini otomatikleştirme


Daha fazla bilgi:
Mikhail Kolmogorov ve diğerleri, metaFlye: tekrar grafikleri kullanarak ölçeklenebilir, uzun okunan metagenom derlemesi, Doğa Yöntemleri (2020). DOI: 10.1038 / s41592-020-00971-x

Alıntı: Geliştirilen mikrobiyal toplulukların genomlarının kodunu çözmek için yeni bir derleyici (2020, 8 Ekim) 9 Ekim 2020 tarihinde https://phys.org/news/2020-10-decoding-genomes-microbial.html adresinden alındı

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmadan hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

Benzer Haberler
Haberler

CHP'nin 2021 asgari ücreti: 3 bin 100 lira

1 Mins read
Milyonlarca işçinin merakla beklediği 2021 yılı asgari ücret miktarı, Aile ve Çalışma Bakanı Zehra Zümrüt Selçuk tarafından açıklandı. Buna göre asgari…
Haberler

‘Genelge beni bağlamaz’ dedi 24 kez ceza yedi

1 Mins read
Zonguldak’ta tantunici Erkan Cinbir, iş yerine müşteri alınca polisle tartıştı. Dükkanına gelen polislere “Genelge beni bağlamaz” diyen Cinbir, “corona virüsü yok” diye…
HaberlerTeknoloji & Bilim

Gökbilimciler 591 yüksek hızlı yıldız keşfetti

1 Mins read
2005 yılında ilk yüksek hızlı yıldız keşfedildikten sonra, 15 yıl içinde 550’den fazla yıldız birden çok teleskopla keşfedildi. Çin Bilimler Akademisi Ulusal…
Power your team with InHype

Add some text to explain benefits of subscripton on your services.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir