As técnicas de sequenciamento metagenômico permitem o estudo de microbiomas de todos os tipos de habitats, e usando isso para explorar fagos (genomas de bacteriófagos integrados ao cromossomo bacteriano circular) ampliou o conhecimento de vírus que se integram em genomas bacterianos e como eles beneficiam seus hospedeiros.
Flinders University Ph.D. A candidata Laura Inglis - parte do laboratório Flinders Accelerator for Microbiome Exploration (FAME), um grupo de pesquisa interdisciplinar da Faculdade de Ciências e Engenharia da Flinders University - delineou as vantagens em sua nova pesquisa publicada sobre a transformação de fagos.

O artigo, "Como a metagenômica transformou nossa compreensão dos bacteriófagos na pesquisa de microbiomas", de Laura Inglis e Robert Edwards, foi publicado na revista Microorganisms .

“O microbioma é uma parte essencial da maioria dos ecossistemas, mas tem sido especialmente difícil estudar microbiomas de todos os tipos de habitats”, diz Inglis. "O sequenciamento metagenômico muda isso. É especialmente útil para encontrar fagos de muitas condições ambientais diferentes, mas muitos genomas são adicionados a bancos de dados sem a inclusão de metadados abrangentes.

"Ser capaz de classificar automaticamente essas sequências em uma ontologia ambiental permitiria que essas sequências fossem úteis em projetos futuros, mas precisamos de dados consideravelmente mais de alta qualidade para determinar a melhor forma de classificar essas sequências".

O número crescente de sequências carregadas em bancos de dados online tem prós e contras. Isso significa que mais dados estão disponíveis para uso, mas a curadoria de uma quantidade tão grande de dados está se tornando incontrolável.

“Existem muitos desafios com a curadoria de metagenomas, mas o uso de aprendizado de máquina para curadoria automática pode aliviar alguns dos problemas”, explica Inglis.

Os fagos desempenham papéis significativos nos microbiomas de muitas espécies e em diferentes ambientes. Eles podem proteger seu hospedeiro de infecções mortais e dar ao hospedeiro acesso a genes benéficos, como resistência antimicrobiana ou produção de toxinas – mas a maneira como os fagos interagem com o hospedeiro muda dependendo do ambiente.

"Vários fatores influenciam se os bacteriófagos escolhem lise ou lisogenia e várias hipóteses diferentes tentam explicar por que alguns ambientes têm taxas mais altas de lise ou lisogenia", diz Inglis.

Muitos estudos examinaram fagos em diferentes ambientes e condições, mas apenas analisam alguns ambientes ou condições diferentes de cada vez. Inglis diz que aproveitar o grande número de metagenomas online pode permitir um estudo maior examinando as taxas de lise e lisogenia em muitos ambientes diferentes ao mesmo tempo – mas ela reconhece que os problemas com a curadoria dos genomas precisam ser corrigidos primeiro.

Pesquisadores realizaram muitos estudos sobre fagos de vários ambientes e desenvolveram hipóteses sobre quais fatores influenciam as estratégias de sobrevivência, como a decisão lítica/lisogênica, embora muito mais precise ser aprendido sobre como os profagos interagem com seus hospedeiros em diferentes condições.

“Aprender mais sobre metagenomas e profagos pode fornecer muitos insights sobre a saúde humana e ambiental, e obter uma melhor compreensão do que um microbioma saudável deve ser pode nos permitir detectar mudanças com mais rapidez ou precisão nos microbiomas que podem ser um sinal de doença”, diz a Sra. Inglis.

Um problema com o uso de dados metagenômicos de acesso aberto é que as sequências adicionadas aos bancos de dados geralmente têm pouco ou nenhum metadados para trabalhar, portanto, encontrar sequências suficientes pode ser difícil. Muitos metagenomas foram curados manualmente, mas esse é um processo demorado e depende muito do uploader para ser preciso e completo ao preencher os campos de metadados e dos curadores trabalharem com as mesmas ontologias.

O uso de algoritmos para classificar automaticamente metagenomas com base no perfil taxonômico ou no perfil funcional pode ser uma solução viável para os problemas com metagenomas com curadoria manual, mas requer que o algoritmo seja treinado em conjuntos de dados cuidadosamente selecionados e usando o perfil mais informativo possível para para minimizar os erros.

O artigo de Inglis sobre o microbioma intestinal é um dos sete artigos recentes do laboratório FAME da Flinders University, com o grupo de pesquisa interdisciplinar fornecendo acesso a recursos de microbioma e metagenômica que ajudam a acelerar a pesquisa do microbioma.

Outras publicações recentes significativas do laboratório FAME incluem a pesquisa de Vijini Mallawaarachchi sobre uma nova ferramenta de bioinformática para montar genomas a partir de dados de genomas multibacterianos; Ph.D. pesquisa da estudante Lias sobre as funções microbianas para a saúde dos corais (com o colega Ph.D. Bhavya Papudeshi) e sua revisão da ecofisiologia de uma única espécie de coral nas atuais condições ambientais dos recifes de coral do Caribe; e Ph.D. estudante Susie Grigson sobre como usar matemática avançada e ciência da computação com biologia para ajudar a entender os micróbios e o que eles estão fazendo.

O laboratório FAME foi criado por Robert Edwards, Matthew Flinders Fellow em Bioinformática que coordena a análise computacional de sequências de DNA associadas ao microbioma, juntamente com Elizabeth Dinsdale, Matthew Flinders Fellow em Biologia Marinha, cuja pesquisa usa genômica para investigar a biodiversidade e ecologia de micróbios e vírus em recifes de coral, floresta de algas e epiderme de tubarão. + Explorar mais

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