Les techniques de séquençage métagénomique permettent l'étude des microbiomes de toutes sortes d'habitats, et leur utilisation pour explorer les phages (génomes de bactériophages intégrés dans le chromosome bactérien circulaire) a élargi la connaissance des virus qui s'intègrent dans les génomes bactériens et comment ils profitent à leurs hôtes.

Doctorat de l'Université Flinders La candidate Laura Inglis, qui fait partie du laboratoire Flinders Accelerator for Microbiome Exploration (FAME), un groupe de recherche interdisciplinaire du College of Science and Engineering de l'Université Flinders, a décrit les avantages de sa nouvelle recherche publiée sur la transformation des phages.

L'article "Comment la métagénomique a transformé notre compréhension des bactériophages dans la recherche sur le microbiome", par Laura Inglis et Robert Edwards, a été publié dans la revue Microorganisms .

"Le microbiome est une partie essentielle de la plupart des écosystèmes, mais il a été particulièrement difficile d'étudier les microbiomes de toutes sortes d'habitats", explique Mme Inglis. "Le séquençage métagénomique change cela. Il est particulièrement utile pour trouver des phages dans de nombreuses conditions environnementales différentes, mais de nombreux génomes sont ajoutés aux bases de données sans l'inclusion de métadonnées complètes.

"Être capable de trier automatiquement ces séquences dans une ontologie environnementale permettrait à ces séquences d'être utiles dans de futurs projets, mais nous avons besoin de beaucoup plus de données de haute qualité pour déterminer la meilleure façon de trier ces séquences."

Le nombre croissant de séquences téléchargées sur des bases de données en ligne présente à la fois des avantages et des inconvénients. Cela signifie que plus de données sont disponibles pour être utilisées, mais la conservation d'une telle quantité de données devient ingérable.

« La conservation des métagénomes pose de nombreux défis, mais l'utilisation de l'apprentissage automatique pour la conservation automatique pourrait atténuer certains des problèmes », explique Mme Inglis.

Les phages jouent un rôle important dans les microbiomes de nombreuses espèces et dans différents environnements. Ils peuvent protéger leur hôte d'infections mortelles et lui donner accès à des gènes bénéfiques tels que la résistance aux antimicrobiens ou la production de toxines, mais la façon dont les phages interagissent avec leur hôte change en fonction de l'environnement.

"Plusieurs facteurs déterminent si les bactériophages choisissent la lyse ou la lysogénie et plusieurs hypothèses différentes tentent d'expliquer pourquoi certains environnements ont des taux plus élevés de lyse ou de lysogénie", explique Mme Inglis.

De nombreuses études ont examiné les phages dans différents environnements et conditions, mais n'ont examiné que quelques environnements ou conditions différents à la fois. Mme Inglis dit que tirer parti du grand nombre de métagénomes en ligne pourrait permettre une étude plus large examinant les taux de lyse et de lysogénie dans de nombreux environnements différents à la fois, mais elle reconnaît que les problèmes de conservation des génomes doivent d'abord être résolus.

Les chercheurs ont mené de nombreuses études sur les phages de divers environnements et ont développé des hypothèses sur les facteurs qui influencent les stratégies de survie, telles que la décision lytique/lysogénique, bien qu'il reste encore beaucoup à apprendre sur la façon dont les prophages interagissent avec leurs hôtes dans différentes conditions.

"En savoir plus sur les métagénomes et les prophages pourrait fournir de nombreuses informations sur la santé humaine et environnementale, et obtenir une meilleure compréhension de ce que devrait être un microbiome sain peut nous permettre de détecter plus rapidement ou plus précisément les changements dans les microbiomes qui pourraient être un signe de maladie", dit Mme Inglis.

L'un des problèmes liés à l'utilisation de données métagénomiques en libre accès est que les séquences ajoutées aux bases de données ont souvent peu ou pas de métadonnées avec lesquelles travailler, il peut donc être difficile de trouver suffisamment de séquences. De nombreux métagénomes ont été sélectionnés manuellement, mais il s'agit d'un processus qui prend du temps et qui dépend fortement de la précision et de la minutie de l'uploader lors du remplissage des champs de métadonnées et du fait que les conservateurs travaillent avec les mêmes ontologies.

L'utilisation d'algorithmes pour trier automatiquement les métagénomes en fonction du profil taxonomique ou du profil fonctionnel peut être une solution viable aux problèmes liés aux métagénomes sélectionnés manuellement, mais cela nécessite que l'algorithme soit formé sur des ensembles de données soigneusement sélectionnés et utilise le profil le plus informatif possible afin pour minimiser les erreurs.

L'article de Mme Inglis sur le microbiome intestinal est l'un des sept articles récents du laboratoire FAME de l'Université Flinders, le groupe de recherche interdisciplinaire donnant accès à des ressources sur le microbiome et la métagénomique qui aident à accélérer la recherche sur le microbiome.

Parmi les autres publications récentes importantes du laboratoire FAME, citons les recherches de Vijini Mallawaarachchi sur un nouvel outil bioinformatique pour assembler des génomes à partir de données génomiques multibactériennes; doctorat les recherches de l'étudiante Lias sur les fonctions microbiennes pour la santé des coraux (avec sa collègue doctorante Bhavya Papudeshi) et son examen de l'écophysiologie d'une seule espèce de corail dans les conditions environnementales actuelles des récifs coralliens des Caraïbes ; et doctorat. l'étudiante Susie Grigson sur la façon d'utiliser les mathématiques avancées et l'informatique avec la biologie pour aider à comprendre les microbes et ce qu'ils font.

Le laboratoire FAME a été créé par Robert Edwards, Matthew Flinders Fellow en bioinformatique qui coordonne l'analyse informatique des séquences d'ADN associées au microbiome, ainsi qu'Elizabeth Dinsdale, Matthew Flinders Fellow en biologie marine, dont les recherches utilisent la génomique pour étudier la biodiversité et l'écologie de microbes et virus sur les récifs coralliens, la forêt de varech et l'épiderme des requins. + Explorer plus loin

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