Отчет, опубликованный в Genome Announcements, был опубликован после почти семи лет исследований. Тим Деваренн, биохимик AgriLife Research и главный исследователь Колледж-Стейшн.
Помимо секвенирования генома, были обнаружены другие генетические факты, которые в конечном итоге могут помочь его команде и другим, изучающим эту зеленую микроводоросль, продолжить исследования с целью получения водорослей и растений в качестве возобновляемого источника топлива.
"Эта водоросль является колониеобразующей, а это означает, что множество отдельных клеток растут, образуя колонию.
Эти клетки производят много углеводородов, а затем экспортируют их во внеклеточный матрикс для хранения », – сказал Деваренн. «И эти углеводороды могут быть преобразованы в топливо – например, бензин, керосин и дизельное топливо, точно так же, как в эти виды топлива превращается нефть."
Деваренн указал на предыдущие исследования, показавшие, что углеводороды из B. braunii долгое время ассоциировались с нефтяными месторождениями, что указывает на то, что в течение геологического времени водоросли совпадали с нефтяными месторождениями и вносили в них свой вклад.
«По сути, если бы мы использовали углеводородные масла из этой водоросли в качестве возобновляемого источника топлива, не было бы необходимости менять какую-либо инфраструктуру для производства топлива. Его можно было бы вставить прямо в существующую систему переработки нефти и получить из нее такое же топливо », – сказал он.
Деваренн сказал, что его лаборатория хочет понять не столько то, как производить топливо, сколько то, как водоросли производят эти углеводороды, какие гены и ферменты задействованы и как они функционируют.
«Как только мы это поймем, возможно, мы сможем манипулировать водорослями, чтобы производить больше масла или определенных типов масла, или, может быть, мы сможем передать эти гены другим фотосинтетическим организмам, чтобы они производили масло вместо водорослей», – сказал Деваренн, чья лаборатория в г. В 2016 году было объявлено об открытии фермента, используемого водорослями для производства углеводородов.
Вот почему секвенирование генома было важным, сказал он, потому что оно поможет идентифицировать все гены и ферменты в геноме, необходимые для производства углеводородов и контроля этого производства.
И это непросто.
Секвенирование генома означает выделение всей ДНК из ядра клетки, секвенирование ее на небольшие фрагменты и последующую сборку ее вместе в полный геном. Представьте себе пазл из 166 миллионов деталей, учитывая, что размер буквы B. По его словам, геном braunii составляет около 166 миллионов оснований.
Деваренн сказал это, потому что только части B. braunii в этом отчете "прописаны", так сказать, это считается черновиком генома, или первой попыткой собрать все части.
«Он не идеален, но по-прежнему очень полезен и ценен для других исследователей, изучающих эту водоросль», – сказал он.
Его собственная лаборатория планирует провести более глубокий анализ и сравнить его с геномами других известных водорослей и наземных растений, чтобы увидеть, что уникального и похожего.
Наряду с секвенированием исследование Деваренна обнаружило около 18 500 генов в гене B. braunii, и есть очень длинные участки генов, называемые нетранслируемыми областями. Эти области не формируются в белки, а используются в регуляторных целях.
«Они могут иметь длину в несколько тысяч пар оснований, тогда как у большинства организмов эти области могут иметь длину всего пару сотен пар оснований», – сказал он о нетранслируемых областях. "Мы еще не знаем, о чем это."
Он сказал B. геном braunii было очень сложно собрать из-за большого количества повторяющихся последовательностей в нем.
«Сборка генома – совсем нетривиальный процесс», – объяснил Деваренн. "Мы отправляем ДНК на секвенирование в Объединенный институт генома, который является частью U.S.
Министерство энергетики, и они разбивают его на множество очень маленьких фрагментов. Эти фрагменты ДНК могут иметь длину от 150 до 300 пар оснований.
Итак, представьте, что у нас есть 166 миллионов оснований в нашем геноме, и он возвращается нам в виде маленьких фрагментов, которые нужно собрать вместе, чтобы получить 166 миллионов оснований. Мы использовали суперкомпьютерный центр Texas A&M, чтобы помочь."
По его словам, по мере заполнения большего количества пробелов появится более полный геном, и это поможет исследователям глубже погрузиться в биохимические процессы в этой водоросли.Эта информация затем поможет им понять, как и почему организм производит углеводороды в очень больших количествах, как этот процесс регулируется и какие конкретные биосинтетические пути используются для производства углеводородов.
"Так же, как геном человека был секвенирован, но до конца не изучен, предстоит еще многое изучить.
Это действительно бесконечный процесс ", – сказал Деваренн.