Инструмент для быстрого выявления одинаковых мутаций у разных бактерий разработали петербургские ученые

Санкт-Петербург. 14 октября. ИНТЕРФАКС СЕВЕРО-ЗАПАД - Алгоритм для анализа генома бактерий, который поможет оперативно выявлять тождественные изменения в их штаммах, разработали биоинформатики ИТМО (Национальный исследовательский университет ИТМО), сообщает в четверг пресс-служба вуза.

Программа, получившая название PaReBrick, позволяет менее чем за минуту идентифицировать параллельные перестройки в бактериальных популяциях. "Сперва инструмент изучает коллекцию штаммов, представленных последовательностью общих блоков в геномах различных живых организмов и их филогенетическое дерево, которое демонстрирует эволюционные взаимосвязи между ними. Затем он определяет перестройки в геноме и визуализирует информацию на филогенетическом дереве, отображающем нужный признак, например, наличие определенного гена", - поясняют в ИТМО.

Толчком для создания алгоритма стала работа исследователей РАН, описавших ранее не известный эволюционный механизм антигенной вариации, позволяющий патогену оставаться невидимым для иммунной системы человека. Сравнивая геномы штаммов стрептококка, ученые обнаружили, что одно и то же эволюционное событие (изменение порядка генов и их фрагментов в геноме) происходит в разных штаммах независимо, существенно меняя свойства этого патогена.

"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", - цитируют в ИТМО главного автора исследования, аспиранта факультета информационных технологий и программирования Алексея Забелкина.

Алгоритм был протестирован на штаммах стрептококка - возбудителя пневмонии и кишечных палочках.

Ранее подобные исследования проводили вручную, с помощью большого количества лабораторных экспериментов, что занимало много времени. "Систематический анализ с точки зрения биоинформатики, построения деревьев и изучения эволюции последовательностей большого количества штаммов мало кто делал. Обычно люди находят подобные явления "в пробирке". Допустим, биолог обнаружил какие-то закономерности в одном определенном штамме и потом их описал. Наш проект решает эту проблему, анализируя данные множества штаммов одного вида и сравнивая их", - пояснил Забелкин.

По информации вуза, предложенный метод универсален и может быть использован в медицине, генной инженерии, сельскохозяйственных и фундаментальных биологических исследованиях. В частности, алгоритм упростит изучение эволюционных механизмов бактерий, что позволит узнать в том числе потенциальные причины их устойчивости к антибиотикам.

Ученым Университета ИТМО помогали коллеги из Института наук и технологий (Австрия)