В исследовании, опубликованном 8 января 2018 г. в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда под руководством исследователей из Технического университета Дании (DTU), Объединенного института генома Министерства энергетики (JGI), Управления науки Министерства энергетики США. User Facility и Объединенный институт биоэнергетики (JBEI) Министерства энергетики, возглавляемый Национальной лабораторией Лоуренса Беркли (Berkeley Lab), сообщают о первых результатах долгосрочного плана секвенирования, аннотирования и анализа геномов 300 грибов Aspergillus.
Эти результаты являются доказательством концепции новых методов функциональной аннотации геномов для более быстрой идентификации интересующих генов.«Это первый результат крупномасштабного секвенирования более 300 видов Aspergillus», — сказал соавтор исследования Игорь Григорьев, руководитель программы JGI Fungal Genomics Program. «Благодаря стратегическому сдвигу JGI в сторону функциональной геномики, это исследование иллюстрирует несколько новых подходов к функциональной аннотации генов. Многие подходы основаны на экспериментах и ??проходят ген за геном через отдельные геномы.
Используя Aspergillus, мы секвенируем множество тесно связанных геномов для выделения и сравнения различий между геномами. Сравнительный анализ близкородственных видов с различными метаболическими профилями может привести к относительно небольшому количеству видоспецифичных кластеров генов вторичного метаболизма, которые будут сопоставлены с относительно небольшим количеством уникальных метаболитов ».В ходе исследования команда секвенировала и аннотировала 6 видов Aspergillus; 4 были секвенированы с использованием платформы Pacific Biosciences, что позволило получить очень качественные сборки генома, которые могут служить эталонными штаммами для будущих сравнительных геномных анализов. Затем был проведен сравнительный анализ с участием этих геномов и других геномов Aspergillus, некоторые из которых были секвенированы JGI, и позволил команде идентифицировать кластеры биосинтетических генов для вторичных метаболитов, представляющих интерес.
«Одна из вещей, которые мы сочли интересными здесь, — это разнообразие видов, на которые мы изучали — мы выбрали четыре, которые были отдаленно родственниками», — сказал старший автор исследования Микаэль Р. Андерсен, профессор DTU. «С этим разнообразием приходит и химическое разнообразие, поэтому мы смогли найти гены-кандидаты для очень разных типов соединений. Это было основано на новом методе анализа, разработанном первым автором Инге Кьяербуллинг.
Кроме того, мы также показали, как закрепить указанные предсказания для данного соединения путем секвенирования дополнительных геномов видов, которые, как известно, производят это соединение. Путем поиска генов, обнаруженных у всех видов-продуцентов, мы можем элегантно определить гены ».Соавтор исследования Скотт Бейкер, исследователь грибов из Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде, отдела научных исследований Министерства энергетики, расположенного в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, и член отдела деконструкции JBEI, объяснил, почему так важно найти гены-кандидаты для различных соединений. «Вторичные метаболиты важны, потому что они представляют такую ??интересную и новую химию в отношении биосинтеза молекул, которые могут быть биотопливом, предшественниками биотоплива или биопродуктами», — сказал он. «Несмотря на то, что определение структур очищенных вторичных метаболитов требует значительных усилий, зачастую это относительно просто. Однако подключение этих молекул к их биосинтетическим путям может быть довольно сложной задачей.
Мы показываем, что использование сравнительной геномики может эффективно привести к разумным предсказаниям генов кластеры, участвующие в биосинтетических путях ".Григорьев добавил, что на сегодняшний день опубликовано около 30 геномов Aspergillus, еще 25 геномов общедоступны на портале грибковых геномов Mycocosm JGI, и более 100 геномов секвенируются и анализируются.