Ilmuwan Membuat Algoritma untuk Menganalisis Genom Bakteri

  • Whatsapp


Ilmuwan ITMO telah mengembangkan algoritma untuk analisis mendalam genom bakteri.

Alat ini memungkinkan peneliti untuk secara otomatis mendeteksi peristiwa evolusi dalam genom yang bertanggung jawab untuk adaptasi bakteri ke lingkungan baru, khususnya yang patogen. Metode ini menyederhanakan studi mekanisme evolusi dalam genom bakteri. Telah diuji pada Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes dan Escherichia coli.

Kredit gambar: Pixabay (Lisensi Pixabay gratis)

Untuk mengungkap pola evolusi dan mekanisme molekuler yang mendasarinya, genomik komparatif mempelajari asal-usul genom, evolusi dan perubahannya.

Algoritma PaReBrick yang dikembangkan oleh spesialis bioinformatika dari ITMO University dan peneliti dari Institute of Science and Technology (IST Austria) memungkinkan untuk secara otomatis mengidentifikasi peristiwa adaptasi paralel dalam populasi bakteri. Pada awalnya, alat ini mengambil kumpulan galur yang direpresentasikan sebagai urutan blok umum dan pohon filogenetiknya, yang menunjukkan koneksi evolusioner di dalamnya, sebagai data input. Kemudian, mendeteksi peristiwa evolusi dalam genom dan memvisualisasikan informasi pada pohon filogenetik yang mewakili fitur, seperti keberadaan gen tertentu.

Algoritma ini diuji pada sekitar 200 strain Streptococcus pyogenes, penyebab pneumonia, faringitis dan infeksi kulit.

Menurut Alexey Zabelkin, mahasiswa PhD di Universitas ITMO dan rekan penulis makalah ini, proyek ini terinspirasi oleh karya rekan-rekan mereka dari Institut Masalah Transmisi Informasi dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia. Mereka menggambarkan mekanisme evolusi variasi antigen yang sebelumnya tidak diketahui yang memungkinkan patogen untuk menghindari respons sistem kekebalan. Dengan membandingkan genom dari strain Streptococcus pneumoniae yang berbeda, mereka telah menentukan bahwa satu peristiwa evolusi (perubahan urutan gen) terjadi pada strain yang berbeda secara independen dan mengubah fenotipe patogen. Sebelumnya, penelitian semacam itu dilakukan secara manual dan memakan waktu cukup lama, tetapi alat yang dikembangkan oleh para ilmuwan ITMO akan membantu mengotomatiskan proses ini.

“Metode kami dapat menganalisis pohon filogenetik yang dibuat untuk strain bakteri, mempelajari segmen genom yang serupa, mencari fitur yang kami butuhkan, dan menandai strain pada pohon dengan warna tertentu, tergantung pada statusnya (misalnya, jika ada inversi). atau tidak). Dengan cara ini, data genom dapat divisualisasikan sebagai grafik, ”kata Alexey.

Metode ini bersifat universal dan dapat digunakan untuk analisis tidak hanya streptokokus tetapi juga berbagai spesies bakteri.

“Analisis sistematis seperti itu dari sudut pandang bioinformatika, pembangunan pohon, dan mempelajari evolusi sekuens untuk banyak strain hampir tidak pernah dilakukan sebelumnya. Biasanya peneliti mengamati fenomena seperti itu secara in vitro. Misalnya, seorang ahli biologi dapat mendeteksi suatu pola dalam satu galur tertentu dan menggambarkannya. Tetapi proyek kami membantu memecahkan masalah ini dengan menganalisis data dari banyak galur dalam satu spesies dan membandingkannya,” kata Alexey.

Algoritme dapat berperan penting dalam penelitian biologi dasar dan terapan; hasilnya dapat digunakan dalam kedokteran, rekayasa genetika, pertanian. Secara khusus, studi tentang mekanisme evolusi bakteri membantu mengungkap alasan potensial resistensi antibiotik mereka dan menjelaskan strategi evolusi. Temuan ini dapat sangat membantu dalam mempercepat pekerjaan dokter, ahli bioinformatika, dan ahli biologi.

Sumber: ITMO




Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.