• Главная
• "Темна матерія" Секвенування життя: Невловимі геноми тисяч видів бактерій можуть тепер бути декодована

"Темна матерія" Секвенування життя: Невловимі геноми тисяч видів бактерій можуть тепер бути декодована

Учені з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, Дж. Крейг Вентер інститут і Illumina Inc, опублікувала свої висновки в 18 вересня онлайн питання про біотехнології журналу Природа. Прорив дозволить дослідникам зібрати практично повних геномів з ДНК, витягнутої з однієї бактеріальної клітини. На відміну від традиційних методів секвенування вимагають щонайменше мільярд ідентичних клітин, вирощених в культурах, в лабораторних умовах. Дослідження відкриває двері для секвенування бактерій, які не можуть бути культурним - левова частка видів бактерій, що живуть на планеті.

"Це частина життя був повністю недоступний в геномної рівні", сказав Павло Певзнер, професор комп'ютерних наук у школі Jacobs інженерного Університету Каліфорнії в Сан-Дієго і піонер алгоритми сучасної технології секвенування ДНК.

Певзнер, у співпраці з UC San Diego професор математики Гленн Теслер та інформатики докторської дослідник Хамідреза Chitsaz, розроблений алгоритм, який значно покращує продуктивність програмного забезпечення, що використовується в послідовності ДНК проводиться з однієї бактеріальної клітини. Ці програми традиційно відновити 70 відсотків генів.

"Новий алгоритм складання захоплює 90 відсотків генів з однієї клітини Правда, це не 100 відсотків, але це майже так само добре, як вона отримує за сучасні технології секвенування: .. Сьогодні біологи зазвичай захопити 95 відсотків генів, але вони повинні рости мільярдів клітин, щоб досягти цього ", сказав Теслер.

Бактерії відіграють важливу роль у здоров'ї людини. Вони становлять близько 10 відсотків ваги людського тіла і може бути знайдений десь від шлунка до рота. Деякі з них, таких як кишкова паличка, можуть завдати шкоди. Інші допомагають нам перетравлювати. Інші ж, недавні дослідження показали, може змінити як ми поводимося, наприклад, обманюючи нас є більше, ніж потрібно. Ось чому дуже важливо для аналізу геномів бактерій, які, в свою чергу, допоможе вченим зрозуміти поведінку бактерій.

Сучасні машини вимагають секвенування ДНК один мільярд бактеріальних клітин для отримання повного генома. Біологи зазвичай ростуть необхідну кількість бактерій в культурі в лабораторії. Ось як вони отримали досить ДНК послідовності E.coli. Але широке більшість бактерій - 99,9 відсотка, за деякими оцінками - не може бути культивують в лабораторії, оскільки вони живуть в певних умовах і середовищах, які важко відтворити, наприклад, в симбіозі з іншими бактеріями або на шкірі тварини.

Введіть кілька переміщень Посилення (MDA) технологія, розроблена близько десяти років тому професор Роджер Lasken, то на Вентер інституту і співавтор дослідження біотехнології природи. MDA можуть бути використані на бактерії, які не можуть бути культивують в лабораторії. Технологія еквівалент копіювальний апарат, який починається з однієї клітини і робить копії фрагментів його генома, поки він виробляє еквівалент одного мільярда клітин. У 2005 році Lasken і його колеги використовували MDA в послідовності ДНК проводиться з одного осередку в перший раз при фінансуванні Міністерства енергетики.

Тим не менш, у той час як MDA є геніальним стільникового копіювальною машиною, вона дає послідовність програм важкий час. ДНК-копій, що робить MDA виконувати різні помилки і не посилюються рівномірно: деякі частини геному будуть скопійовані тисячі разів, а інші тільки один або два рази. Сучасні алгоритми послідовності не здатні впоратися з цими відмінностями. Насправді, вони мають тенденцію відкидати біти геному, які були відтворені лише кілька разів, як секвенування помилки, хоча вони і може стати ключем до секвенування генома. Алгоритму, розробленого командою зміни Певзнер все. Він зберігає ці частини геному і використовує їх для поліпшення послідовності.

Вчені послідовно однієї клітини кишкової палички з допомогою цього методу для перевірки точності роботи алгоритму і відновлені 91 відсоток своїх генів, роблячи майже так само добре, як і звичайні послідовності з культивованих клітин. Це забезпечує достатньо даних, щоб відповісти на багато важливих біологічні питання, такі як те, що антибіотики видів бактерій виробляє. Він також, вперше, дозволяє дослідникам для виконання поглибленого дослідження з'ясувати, які білки і пептиди бактерій, що живуть в людських істоти використовують для зв'язку один з одним і з їх господарем.

Потім учені звернулися до видів морських бактерій, які ніколи не були секвенований раніше - частина темної матерії життя. Вони не тільки послідовність його генома, але і проаналізували його і змогли отримати інформацію про те, як він живе і рухається. Досить повне і анотований генома вони отримали перший геном отримано через MDA на зберігання в GenBank, генетична база даних послідовність в Національному інституті охорони здоров'я. За допомогою нового алгоритму, розробленого Певзнер та його колеги, ще тисячі намір слідувати.

Команда Певзнер знаходиться на роботі другого покоління версію алгоритму. Lasken і його команда планують продовжити роботу по вдосконаленню МДА, а також.

Lasken тримає кілька сотень трубок, заповнених непослідовними бактерій в його лабораторії в Інституті Вентера в Ла-Хойя, Каліфорнія Кожен з них представляє бактеріальних терра інкогніта, що вчені скоро буде досліджувати методом, розроблені в рамках спільних зусиль дослідників в UC San Diego Jacobs технічна школа, інститут і Вентер Illumina.

"Це дуже великий крок вперед", сказав Lasken.

Дослідження була частково підтримана грантами Національного геномі людини та науково-дослідного інституту Альфреда П. Слоуна і грант від Національного інституту здоров'я.