Internationales Forschungsteam entwickelt bahnbrechendes Analysewerkzeug für die Welt der Viren
Die moderne Mikrobiologie steht vor einer Datenexplosion
Durch die Analyse von Umweltproben im Rahmen der Metagenomik werden jedes Jahr Millionen viraler Genome und Genomfragmente entdeckt. Diese bestehen aus langen Sequenzen der Nukleotide A, C, G und T. Es ist jedoch oft schwer zu beurteilen, ob eine bestimmte Sequenz bereits bekannt ist oder ob es sich um eine völlig neue Abfolge handelt. Bislang fehlen jedoch leistungsfähige Werkzeuge, um diese genetischen Informationen zuverlässig zu vergleichen und zu klassifizieren.
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Zunächst identifiziert die Software mithilfe des Moduls Kmer-db 2 blitzschnell ähnliche Genome, basierend auf kurzen DNA-Sequenzen. Anschließend bestimmt ein eigens entwickelter Algorithmus namens LZ-ANI die genetische Ähnlichkeit der Genome mit hoher Genauigkeit – selbst dann, wenn nur Fragmente des Erbguts vorliegen. Im letzten Schritt ordnet das Clustering-Tool Clusty die Genome automatisch in sinnvolle Gruppen ein, wobei es sich an international etablierten Standards zur Virusklassifikation orientiert.
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Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden arbeitet Vclust nicht nur wesentlich schneller, sondern auch robuster – selbst bei stark fragmentierten genetischen Daten aus Umweltproben. Die Ergebnisse stimmen dabei sehr gut mit der offiziellen Virusklassifikation des International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) überein.
Über das Projekt
Vclust hat das Potenzial, künftig eine Schlüsselrolle bei der systematischen Erfassung neuartiger Viren zu übernehmen. Es kann wesentlich zum Verständnis ihrer Evolution beitragen und eröffnet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in Medizin und Biotechnologie – von der präzisen Virusdiagnostik bis zur gezielten Bekämpfung krankheitserregender Keime mithilfe viraler Werkzeuge.
Die Software ist als Open Source frei zugänglich (https://github.com/refresh-bio/vclust) und lässt sich auch über einen Webservice nutzen – ganz ohne eigene Recheninfrastruktur.
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Info, Ute Schönfelder // UNI Jena
Grafik: Juliane Seeber/Gemini generiert // UNI Jena
