通过全球基因组学解开功能性暗物质
Georgios A Pavlopoulos1,2,3, Fotis A Baltoumas4, Sirui Liu5
1Institute for Fundamental Biomedical Research, Biomedical Science Research Center Alexander Fleming, Vari, Greece. pavlopoulos@fleming.gr.
研究人员开发了一种新的计算方法,直接从元基因组数据中发现新的蛋白质家族. 这种方法揭示了以前隐藏在基因组学"暗物质"中的巨大微生物功能多样性.
科学领域:
- 基因组学
- 生物信息学
- 微生物生态学
背景情况:
- 甲基因组包含各种各样的未知功能的蛋白质.
- 目前的探索依赖于对有限的参考基因组和蛋白质家族的比较.
- 微生物功能多样性的很大一部分仍未被探索.
研究的目的:
- 从元基因组数据生成无参考蛋白家族的计算方法.
- 量化转基因组中尚未开发的功能多样性的程度.
- 识别新型蛋白质家族并预测它们的结构和功能.
主要方法:
- 分析了26,931个基因组.
- 识别超过17亿个与参考数据库 (NCBI基因组,Pfam) 缺乏相似性的蛋白质序列.
- 基于大规模平行图的集群形成新的序列集群.
- 基于分类学,息地,地理和基因社区分布的注释.
- 预测新型家族的3D蛋白质模型.
主要成果:
- 确定了106,198个具有100个成员的新蛋白序列集群.
- 与基准聚类相比, 蛋白质家族的数量翻了一番.
- 通过3D建模揭示了新的蛋白质结构和功能.
- 描述了新型家族在各种生态领域的分布.
结论:
- 这项研究揭示了微生物群落中以前未知的巨大功能多样性.
- 开发的无参考方法显著扩大了蛋白质家族发现的范围.
- 突出了进一步探索微生物"功能暗物质"的必要性,以了解全球生物地化学过程.
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