Tespit Edilen: 1.000 Yeni Mikrobiyal Genom

Bir avuç toprakta bulunan mikropların sayısı Samanyolu galaksideki yıldızların sayısını aşıyor, araştırmacılar, Credit: Zosia Rostomian, Berkeley Lab Creative Services

Dünya'da neler olduğunu daha az biliyorlar çünkü ayrıntılı incelemeler için araçlar yeni icat edilmeye başladı. ABD DOE Enerji Joint Genome Enstitüsü ABD DOE Bilim Adamları, gezegenlerin mikrobik çeşitliliğini ortaya çıkarmak için bir DOE Bilim Ofisi (Office of Science User Facility) tarafından belirgin bir adım attı. DOE JGI'nın Prokaryot Süper Programı başkanı Nikos Kyrpides ve ekibinin araştırmacıları, 12 Haziran 2017'de Nature Biotechnology'de yayınlanan bir makalede bugüne kadarki en büyük yayın olan 1.003 filogenetik olarak farklı bakteri ve arkeal referans genomunun yayınlandığını bildiriyor.

Makalenin kıdemli yazarı Kyrpides: “Bakteriler ve arkealar, dünyadaki serbest yaşayan organizmalarda biyolojik çeşitliliğinin en büyük bölümünü oluşturmaktadır. Zaten gezegendeki her çevreyi ele geçirmişlerdi, buna bağlı olarak farklı enzimlerle ve farklı biyokimyasallarla en sert koşullar altında hayatta kalmanın yollarını da buldular.” diyor.

ABD Enerji Bakanlığı, bu biyolojik çeşitlilik hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyor. Çünkü mikroplar Dünya'nın biyojeokimyasal döngülerinin düzenlenmesinde önemli rol oynamaktadır. Örneğin; Karasal ve deniz ortamlarında besin sirkülasyonunu yöneten süreçler. Biyoenerji, biyotıp, tarım ve çevre bilimleri alanlarında genlerin, enzimlerin ve metabolik yolların işlevlerini genom dizilimi ve analizi vasıtasıyla ortaya çıkarmak için geniş uygulamalara sahiptir.

Yeni İşlevler, Yeni Uygulamalar

Binlerce bakteri ve arkeal genomunun, hayat ağacının keşfedilmemiş dallarını doldurmasını amaçlayan bu çaba, DOE JGI Geometrik Bakteri ve Arkeae Ansiklopedisi'nin (GEBA) bir parçasıdır.

Doe JGI hesaplama biyologu ve makalenin eş yazarı Supratim Mukherjee: “Bu çaba, yarım milyondan fazla yeni protein ailesinin tanımlanmasına ek olarak, genom dizileri olan tüm tür suşların filogenetik çeşitliliğinin kapsamını iki katından fazla arttırmıştır.” diyor.

Mikrobiyal genomik araştırmalarının büyük bir kısmı insan patojenlerine veya biyoteknolojik alanlara odaklandığından GEBA, çeşitli kültür kümelerini sıralayarak kötü tanımlanmış mikrobik türlerin filogenetik kapsama alanındaki bilgi boşluğuna hitap etmeye çalışan tüm dünyadaki ana çabadır.

DOE JGI bilişimsel biyologu ve makalenin eş başyazarı olan Rekha Seshadri: “Hayat ağacının birçok yerinde örnekleme yapmadığımızı gördük. Ağacın bazı kısımlarını örneklersek, yeni uygulamalar için önemli bir kaynak olabilecek yeni işlevler keşfedeceğiz.” diyor.

Bu genomların ortaya çıkarılması, 2009'da yayınlanan ilk 56 GEBA genomuyla hemen hemen on yıllık bir çalışmanın doruk noktasıdır. Mikroorganizmalar, deniz suyu ve topraklardan bitkilere, inek midesinden ve termit bağırsaklarına kadar uzanan ortamlardan izole edildi. Genom dizilimi ve analizi Topluluk Bilim Programı vasıtasıyla DOE JGI'da yapıldı Ve 1.003 genom Mikrobiyomlarla Entegre Mikrobiyal Genomlar (IMG / M) sistemi aracılığıyla kamuya açıktır. Tüm ilişkili meta veriler Genomes OnLine Database aracılığıyla sunulan Genomics Standards Konsorsiyumu ile uyumludur. Aslında, tüm bu genomlar, geniş bilimsel topluluk tarafından kullanımlarını en üst düzeye çıkarmak için sıralamanın ardından derhal kamuya açıklandı. DOE JGI'nın acil veri salıverme prensibine uyumlu diyor ortak yazar Tanja Woyke, projenin sıralamasını gözden geçiren DOE JGI Mikrobiyal Genomik Programı başkanı.

Seshadri, DOE JGI, 1.003 referans genomundan yüksek kaliteli genomik bilgilerin yayın izni verilmesi ile, biyoteknolojik olarak ilgili ikincil metabolitlerin tanımlanması veya spesifik koşullar altında çalışan enzimlerin incelenmesi gibi deneylerle ilgilenen bilim insanları için çok değerli yeni dizilerin zenginliğini sağladığını belirtti. Ve Kyrpides araştırma ekibi, kültür koleksiyonlarından kolaylıkla temin edilebilen tür suşlarını sıraladığından, bilim insanları laboratuarda onlarla takip deneyleri yapabilir diye ekliyor. Almanya'daki Leibniz Enstitüsü DSMZ ve ABD'deki ATCC Küresel Biyolojik Kaynak Merkezi gibi kültür koleksiyon merkezleri ile olan ortaklık, bu gayreti gerçekleştirmede kritik öneme sahipti.

Bakterilerin biyoteknolojideki yenilikleri hızlandırabileceği açık olsa da, Streptococcus pyogenes türleri gibi, CRISPR-Cas9 gen düzenleme aracında "makas" olarak işlev gören Cas9 proteini üreten, bilim adamları, archaeal phyla ve bakteriyel geniş genetik çeşitliliğinde var olan gizli potansiyeli ortaya çıkarmaya yeni başladılar.

Veri Bağlantısı İçin Bir Referans Çerçevesi

2007'de DOE JGI'da GEBA projesini Kyrpides ve Phil Hugenholtz'la başlatan California Üniversitesi'nden mikrobiyolog Jonathan Eisen ve Leibniz Enstitüsü DSMZ'deki Hans-Peter Klenk, makalenin, filogenetik çeşitlilik kazanma hedefine sahip olduğunun, sekanslama için mikrobik organizmaları seçerken rastgele seçimden daha yararlı bir yaklaşım olduğunu kuvvetlendirdiğine inanıyorlar.

Hayat ağacının doldurulmasının, araştırmacılara kendi sonuçlarını anlamak için bir referans çerçevesi sağlayacağını belirtti.

Eisen: “Çevre verilerinin yorumlanması son derece yararlıdır. Örneğin, gidip bir yerde fosil yatağı buldunuz ve içinde tonlarca kemik var, eğer daha önce hiç kimse iskelet birleştirmemişse yani referansınız yoksa işe yaramaz bir kaynak olacaktı.” diyor. Ancak referans olarak kullanmak için birleştirilmiş bir iskelet "Diyebilirsiniz" bu bir memeliye benziyor " Metagenomik verilerde de aynı şey geçerlidir [Yaşamın] ağacından referans genomları varsa, Çevre verilerini daha doğru bir şekilde tespit edebilirsiniz.”

Kyrpides: "Düşük veya tartışılabilir kaliteli, yüksek oranda parçalanmış ve yanıltıcı veya bozulmuş genomların infüzyonuyla ilgili halka açık veritabanında ki yoğun ilgiye tanık olunduğu bir zamanda, tür soylarından gelen genomların paha biçilmez taksonomik kılavuzunun önemi, fazla abartılı olmaz" diyor.

Çeviren: Barış Uçar Bilime Yön Veren Cevaplar

Kaynaklar:

<https://phys.org/news/2017-06-uncovered-microbial-genomes.html 28.06.2017>

More information: "1,003 reference genomes of bacterial and archaeal isolates expand coverage of the tree of life," Nature

Biotechnology (2017). DOI: 10.1038/nbt.3886

Journal reference: Nature Biotechnology

Provided by: DOE/Joint Genome Institute

#tespit #edilen: #1.000 #mikrobiyal #genom