使用antiSMASH數(shù)據(jù)庫(kù)尋找有趣的代謝物
使用在線工具antiSMASH尋找有趣細(xì)菌代謝物的科學(xué)家現(xiàn)在有機(jī)會(huì)使用antiSMASH數(shù)據(jù)庫(kù),預(yù)先計(jì)算出近25,000個(gè)細(xì)菌基因組的結(jié)果。該數(shù)據(jù)庫(kù)將簡(jiǎn)化抗生素,殺蟲(chóng)劑和抗癌藥物的發(fā)現(xiàn)。antiSMASH工具可以幫助研究人員找到負(fù)責(zé)生物合成有趣代謝物的細(xì)菌基因,如新的抗生素,殺蟲(chóng)劑和抗癌藥物。收集antiSMASH工具結(jié)果的新數(shù)據(jù)庫(kù)可以簡(jiǎn)化數(shù)千種細(xì)菌基因組在代謝物方面的比較。
“許多科學(xué)家尋找細(xì)菌代謝產(chǎn)物,因?yàn)樗麄儗ふ倚碌目股?。在我們小組中,我們尋找針對(duì)多重耐藥細(xì)菌的新抗生素,如肺炎克雷伯菌或鮑曼不動(dòng)桿菌。社會(huì)迫切需要針對(duì)這些細(xì)菌的新抗生素,這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的敗血癥,小便感染和肺炎,“丹麥技術(shù)大學(xué)諾基亞諾德基金會(huì)生物可持續(xù)性研究中心(DTU)研究員兼科學(xué)軟件工程師Kai Blin說(shuō)。
該數(shù)據(jù)庫(kù)不僅適用于發(fā)現(xiàn)新的抗生素。食品和制藥行業(yè)也使用這種工具,以確保用作例如益生菌的細(xì)菌不產(chǎn)生有毒化合物。
該數(shù)據(jù)庫(kù)的最新改進(jìn)現(xiàn)已發(fā)表在核酸研究中。
有趣的代謝物不直接參與微生物的正常生長(zhǎng),發(fā)育或繁殖。但代謝物通常在生物體對(duì)抗捕食者的防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
在工業(yè)中,這些微生物代謝物可用作藥物,調(diào)味劑和顏料。通常,微生物在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行評(píng)估時(shí)不會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生有趣的代謝物,這使得有價(jià)值的化合物對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是“看不見(jiàn)的” - 除非他們看到DNA。
“例如,如果您知道某種細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物,但同時(shí)該生物體無(wú)法培養(yǎng),因此進(jìn)一步研究,您可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)在其他細(xì)菌中尋找相同的隱藏代謝物,”Kai Blin說(shuō)。
科學(xué)家們?cè)谶^(guò)去七年中建立并改進(jìn)了antiSMASH在線工具,現(xiàn)在它已經(jīng)運(yùn)行了超過(guò)100,000個(gè)任務(wù)。一年,有超過(guò)2500次引用。
但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多antiSMASH用戶運(yùn)行相同的基因組,尋找相同的結(jié)果。這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)非常耗時(shí),因?yàn)槊看芜\(yùn)行需要幾個(gè)小時(shí)。因此,研究人員和軟件工程師決定構(gòu)建antiSMASH數(shù)據(jù)庫(kù),該數(shù)據(jù)庫(kù)收集所有預(yù)先計(jì)算的結(jié)果。
“這意味著用戶可以立即獲得結(jié)果,無(wú)需等待數(shù)小時(shí)或手動(dòng)完成這項(xiàng)工作,這可能需要數(shù)天或數(shù)周,”Kai Blin說(shuō)。
有趣的代謝物由所謂的生物合成基因簇BGC編碼,數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)可以識(shí)別。antiSMASH使用基于規(guī)則的聚類檢測(cè)方法來(lái)識(shí)別45種不同類型的有趣代謝物。
最新版本的antiSMASH數(shù)據(jù)庫(kù)包含6,200個(gè)完整的細(xì)菌基因組,與版本1相比增加了58%。此外,還添加了18,576個(gè)所謂的草案基因組。
非常重要的是,更新還包含訪問(wèn)BGS的各種查詢選項(xiàng)。軟件工程師還為版本2添加了冗余過(guò)濾器,這意味著數(shù)據(jù)庫(kù)僅顯示來(lái)自最佳質(zhì)量基因組的結(jié)果,而不是為數(shù)百種具有幾乎相同序列的菌株提供結(jié)果。該數(shù)據(jù)庫(kù)是開(kāi)源的,免費(fèi)且易于使用,即使對(duì)于非程序員也是如此。
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