Биоинформатики разработали метод анализа параллельных изменений бактериальных геномов
Разработанный учеными ИТМО совместно с Институтом науки и технологии Австрии алгоритм PaReBrick позволяет автоматически идентифицировать параллельные перестройки в бактериальных популяциях.
Сначала инструмент изучает коллекцию штаммов, представленных в виде последовательности 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.
«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», — рассказал главный автор исследования, аспирант факультета информационных технологий и программирования ИТМО Алексей Забелкин.
Алгоритм был протестирован на наборе данных из порядка 200 штаммов стрептококка.
«Такой 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», — объяснил Забелкин.
Алгоритм можно применить в медицине, генной инженерии, сельскохозяйственных и фундаментальных биологических исследованиях. Например, изучение эволюционных механизмов бактерий позволяет узнать их стратегии эволюции и выяснить причины устойчивости к антибиотикам.