Ученые разработали новый ассемблер метагенома под названием MetaPlatanus, который может генерировать точные последовательности ДНК, включая последовательности некультивируемых организмов, — пишет eurekalert.org со ссылкой на Nucleic Acids Research.

Метагеномика часто включает секвенирование образцов ДНК, которые можно охарактеризовать только как «сложные». Такая ДНК демонстрирует высокую гетерогенность, что может вызывать межвидовые нарушения сборки. Эти неправильные сборки угрожают самой цели секвенирования метагенома, которая заключается в всестороннем изучении генофонда путем создания нескольких черновых геномов в данном образце. Эта проблема еще больше усложняется наличием в этих образцах определенных организмов, которые нельзя культивировать с использованием стандартных методов микробиологии. Как разрешить этот каскад проблем?

Теперь у ученых из Tokyo Tech есть ответ. Они разработали новый ассемблер метагенома под названием MetaPlatanus, который может генерировать точные последовательности ДНК, включая последовательности некультивируемых организмов.

MetaPlatanus использует точные считывания коротких последовательностей ДНК для сборки контигов. Контиги — это немного более длинные участки последовательности ДНК, которые аналогичны кусочкам мозаики в более крупном геноме. Контиги собираются в более крупные каркасы в масштабе хромосомы путем многократного использования входных данных, таких как связи длинных последовательностей, видоспецифичные составы последовательностей, глубина покрытия и информация о биннинге.

Объясняя выбор входных данных для создания каркасов на основе MetaPlatanus, доктор Рей Каджитани — доцент Школы естественных наук и технологий Токийского технологического института и ведущий ученый исследования, говорит: «Мы используем метод сборки гибридного метагенома, который не только использует преимущества чтения последовательности как с короткого, так и с дальнего действия, но также компенсирует недостатки, связанные с длиной считывания и самой выборкой».

Далее он добавляет: «Мы применили биннинг для связывания последовательностей, разделенных на участки, которые трудно собрать, например повторяющиеся. Наш подход является новаторским, поскольку сочетание процессов объединения и сборки пока не реализовано в качестве общедоступного инструмента!»

Доктор Каджитани и его команда не оставили камня на камне от проверки точности результатов, полученных MetaPlatanus. В связи с этим они выполнили процесс, называемый сравнительным анализом, с использованием фиктивных наборов данных известных бактерий. Неудивительно, что MetaPlatanus дал результаты, которые были очень смежными, с очень небольшим количеством межвидовых ошибок сборки.

Примечательно, что при тестировании точности MetaPlatanus с уже опубликованными данными о кишечнике человека он дополнительно собрал многие биологически важные элементы, включая кодирующие гены, кластеры генов, вирусные последовательности и более половины бактериальных геномов.

Кроме того, по сравнению с другими существующими инструментами, только MetaPlatanus смог выполнить почти полную сборку некоторых широко распространенных бактериальных геномов, проводя сравнительный анализ с использованием уже опубликованных данных по слюне человека.

Действительно, доктор Каджитани и его команда, похоже, нашли метагеномное золото с помощью MetaPlatanus. Взволнованный потенциальными применениями MetaPlatanus, он восклицает: «Мы считаем, что ассемблер метагенома, который мы разработали в Tokyo Tech, может помочь изучить контексты элементов последовательности, распространяющихся по геному, которые могут иметь бесчисленное множество реальных приложений».

Несомненно, это исследование может стать важной вехой в области метагеномики.