Ученые создали метод автоматического определения изменений генома бактерий
Алгоритм быстрого анализа бактериальных геномов разработали ученые Национального исследовательского университета (ИТМО) в Санкт-Петербурге и Института науки и технологии в Австрии, сообщает 15 октября «Национальная научная сеть».
Разработанный на языке Python учеными-биоинформатиками алгоритм PaReBrick позволяет менее чем за минуту автоматически выделять параллельные перестройки в бактериальных популяциях, ответственных за эволюцию бактерий, в том числе таких, которые могут вызывать заболевания человека.
Как пояснили исследователи в статье, опубликованной в журнале Bioinformatics Оксфордского университета, «такие перестройки могут быть ответственны за вирулентность, устойчивость к антибиотикам и антигенную изменчивость. Однако идентификация таких событий требует кропотливой ручной проверки и проверки согласованности филетических паттернов».
Программный инструмент PaReBrick упростит для генетиков изучение эволюционных механизмов бактериальных геномов. Вначале он систематизирует данные коллекции штаммов, представленных в виде последовательности общих блоков в геномах различных живых организмов и их филогенетическое дерево, которое демонстрирует эволюционные взаимосвязи между ними.
На следующем этапе он выявляет перестройки в геноме и визуализирует эту информацию на филогенетическом дереве, на котором отображается нужный признак, например, наличие конкретного гена.
Аспирант факультета информационных технологий и программирования ИТМО Алексей Забелкин пояснил: «Наш метод умеет анализировать филогенетическое дерево, построенное для бактериальных штаммов, изучать схожие участки в геномах, автоматически находить нужные нам признаки и раскрашивать штаммы на филогенетическом дереве в определенный цвет в зависимости от состояния признака (например, была инверсия или нет). Это визуальное отображение информации о геноме в виде графов».
Работа PaReBrick была протестирована на наборе данных, включающем около 200 штаммов бактерии стрептококка, вызывающей пневмонию, но сам метод универсален и может быть использован для анализа различных бактериальных штаммов.
Данный программный продукт можно использовать в медицине, генной инженерии, а также в сельскохозяйственных и фундаментальных биологических исследованиях, таких как изучение эволюционных механизмов бактерий, которое позволит узнать потенциальные причины их устойчивости к антибиотикам и их стратегии эволюции, считают разработчики.
