Метагеноміка

Метагеноміка (екологічна геноміка, метагеномний аналіз) — геномний аналіз ДНК організмів, виділеної безпосередньо з природних угрупувань, що не потребує ізоляції і культивування окремих різновидів. Восновному метагеномний аналіз використовується для дослідження прокаріот та їхніх спільнот, інколи вірусів, значно рідше еукаріот. Зокрема, використовується для дослідження мікробіому людини.

Історія

• Norman R. Pace — ПЛР вивчення різноманітності 16S рДНК бактерій в пробах навколишнього середовища.
• 1985 р. Norman R. Pace — Ідея прямого клонування ДНК з природного середовища.
• 1991 р. Norman R. Pace — Перший аналіз 16S рДНК угрупування морського пікопланктону шляхом клонування у фаговий вектор і секвенування.
• 1995 р. Healy, F. G — Виділення функціонально активних генів з сконструйованої метагеномної бібліотеки.
• 1996 р. E. F. DeLong — Започаткування створення метагеномних бібліотек 16S рДНК морських прокаріотів.
• 1998 р. Jo Handelsman — Перші успішні конструювання бібліотек з ґрунтової ДНК. Впровадження терміну «метагеноміка».

Завдання

• Оптимізація профілактики, діагностики та лікування захворювань в медицині
• Дослідження некультивованих видів (99 % видів бактерій)
• Філогенетичні зміни
• Аналіз зміни метаболізму
• Аналіз структури мікроорганізмених екосистем, симбіотичних взаємовідносин
• Аналіз функцій спільноти
• Пошук нових генів і молекул

Функціональна метагеноміка

метод метагеномного аналізу, який базується на визначенні клонів, що експресуються. Принцип функціонального якоря дозволяє ідентифікувати гени чию функцію неможливо визначити на основі послідовності ДНК

• Ідентифікація клонів, що проявляють відомі функції

• Характеристика генів відповідальних за функції

• Секвенування активних клонів і визначення філогенетичного функціонального і геномного контексту для функціональних генів

Методи

Традиційний метод

Секвенування за Сенгером найпоширеніший спосіб в наш час.

Вектори що використовуються для метагеномного аналізу:

• Штучні бактеріальні хромосоми (англ. bacterial artificial chromosome, BAC)
• Фазміди
• Невеликі вектори (shotgun сіквенс)

Нові методи

Нові методи секвенування, є дуже перспективними, вони швидко поширюються. Для них характерним є висока швидкість зчитування послідовності ДНК, і відсутність векторів.

• Піросеквенування по Ротбергу (454)
• Полоні-секвенування

Див. також

• Мультиоміка
• -omik
• Мікробіом

Додаткова література

• Chiu Charles Y.; Miller Steven A. (2019-06). Clinical metagenomics. Nature Reviews Genetics (англ.) 20 (6). с. 341–355. doi:10.1038/s41576-019-0113-7.
• Florian P Breitwieser, Jennifer Lu, Steven L Salzberg. (2019). A review of methods and databases for metagenomic classification and assembly. Briefing in Bioinformatics. doi:10.1093/bib/bbx120.
• Vecherskii, M.V., Semenov M.V., Lisenkova A.A. та ін. (2021). Metagenomics: A New Direction in Ecology. Biol Bull Russ Acad Sci 48. doi:10.1134/S1062359022010150.