von Omkar S. Mohite, Danmarks Tekniske Universitet Das Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability
Ein Team internationaler Forscher hat die erste umfassende vergleichende Pan-Genom-Analyse von Milchsäurebakterien (LAB) veröffentlicht, einer Familie von Mikroorganismen, die für natürliche Ökosysteme und die Lebensmittelindustrie unerlässlich sind. Veröffentlicht in LebensmittelmikrobiologieDie Studie wurde von Wissenschaftlern des Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain) und der University of California, San Diego, durchgeführt.
Die neue Studie stellt einen entscheidenden Fortschritt beim Verständnis der genetischen Fähigkeiten von 26 LAB-Arten dar und ist die erste familienweite Pangenomanalyse ihrer Art. Durch die Analyse von über 2.400 öffentlich zugänglichen Genomen von hoher Qualität gelang es den Forschern, die funktionellen genetischen Fähigkeiten, Stoffwechselwege und biosynthetischen Gencluster einzelner Stämme von 26 Arten in der Familie der Lactobacillaceae zu kartieren.
Die Forscher entwickelten einen neuartigen integrierten Arbeitsablauf für die groß angelegte Pangenomanalyse, der wichtige Schritte der Datenkuration, taxonomischer Definitionen, Phylogruppenidentifizierung, Pangenomrekonstruktion, funktioneller Annotationen und Genom-Mining umfasst. Diese fortschrittliche rechnerische Analyse führte zu einem besseren Verständnis der funktionellen Unterschiede zwischen verschiedenen LAB-Arten im Vergleich zu früheren Bemühungen, die sich auf einzelne Arten oder Metagenomstudien konzentrierten.
„Durch die Kartierung der genetischen Landschaft von LAB haben wir die Tür zu einer Schatzkammer neuartiger Möglichkeiten geöffnet, die durch phylogenetische Gruppen und einzelne Stämme für zukünftige biotechnologische Anwendungen repräsentiert werden“, sagt Postdoc Omkar Satyavan Mohite von DTU Biosustain, einer der Hauptautoren der Studie.
Kann den Fortschritt in der Lebensmittelindustrie und im Gesundheitswesen vorantreiben
Die Ergebnisse dieser Forschung beschränken sich nicht nur auf die datenwissenschaftliche Untersuchung von Mikroben; Sie haben reale Anwendungen. „Wir haben den Grundstein für alles gelegt, von der Artenidentifizierung und Funktionsstudien bis hin zu phylogenetischer Forschung und biotechnologischen Innovationen. Diese Arbeit kann Fortschritte in verschiedenen Sektoren vorantreiben, darunter der Lebensmittelindustrie, dem Gesundheitswesen und den Umweltwissenschaften“, sagt Akanksha Rajput, ein Postdoktorand Forscher am UCSD und auch einer der Hauptautoren der Studie.
Diese Forschung ist besonders relevant für Experten und Forscher in den Bereichen Wissenschaft, Industrie, Medizin und Umwelt, die alle diese datengesteuerten Erkenntnisse nutzen können, um Stämme mit dem erforderlichen genetischen Hintergrund zu priorisieren.
Den Forschern zufolge werden zukünftige Arbeiten pangenomische Merkmale als Schlüsselinstrument nutzen, um tiefer in die bakterielle Evolution, Stoffwechselwege oder Variationen auf Sequenzebene einzutauchen. Der hier gewonnene integrierte Workflow zur Pangenomanalyse könnte eine entscheidende Plattform für die weitere Untersuchung anderer mikrobieller Gruppen von industrieller Relevanz sein.
Korrespondierender Autor der Studie ist Professor Bernhard O. Palsson. Die Studie wurde von Akanksha Rajput (Postdoktorand an der UCSD), Siddarth Chauhan (Doktorand an der UCSD) und Omkar S. Mohite (Postdoktorand an der DTU Biosustain) geleitet. An der Zusammenarbeit beteiligten sich Teams von DTU Biosustains Microbial Foods, dem Reconstruction Team und Genome Analytics.
Mehr Informationen:
Akanksha Rajput et al.: Die Pangenomanalyse enthüllt die genetische Grundlage für die taxonomische Klassifizierung der Familie der Lactobacillaceae. Lebensmittelmikrobiologie (2023). DOI: 10.1016/j.fm.2023.104334
Bereitgestellt von Danmarks Tekniske Universitet, dem Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability