Ученые Северо-Кавказского федерального университета завершили этап исследований по программе изучения генетики мелкого рогатого скота в рамках проекта «Приоритет 2030». Расшифрованы более 242 генома овец 21 отечественной породы. Это первый подобный проект, реализованный на Северном Кавказе.
Он проходил более 200 дней и потребовал практически круглосуточной работы вычислительных систем. Процесс сборки одного генома занимает более 12 часов машинного времени даже на мощных серверах центра, при этом каждая буква генома прочитывается до 30 раз для минимизации ошибок. Ускорить анализ наследственного материала помогли биоинформационные технологии.
Дмитрий Беспалов
Ректор СКФУ
«Биоинформатика относится к наиболее перспективным направлениям, которые позволяют расширять возможности для перехода к высокотехнологичному здравоохранению и сельскому хозяйству. Геномный центр СКФУ работает по двум ключевым направлениям – наука и образование. Мы не только реализуем уникальные для Северного Кавказа научные проекты, но и готовим кадры, обладающие междисциплинарными компетенциями, в том числе в области биоинформатики».
На уникальных научных приборах – секвенаторах – была расшифрована последовательность ДНК каждой породы. Ученые получили огромный пазл из миллиардов фрагментов и 100 гигабайт данных, из которых с помощью математических алгоритмов и компьютерных программ собрали последовательность ДНК. Используя международные базы данных, на полученную матрицу наложили информацию по анализируемым породам. В результате была существенно оптимизирована сборка наследственных кодов, что позволило быстро расшифровать геномы 21 породы овец.
«Работа велась на стыке генетики и сложных математических алгоритмов обработки информации – это новый для нас этап работы в области биоинформатики. Подобный проект по сборке геномов из сырых данных был проведен на Северном Кавказе впервые. На основе полученных новых сборок геномов уже проведено сравнение строения некоторых генов мясной продуктивности у овец с результатами изучения их структуры и мутаций, которые проводились ставропольскими учеными ранее. Результаты нашей работы будут полезны для повышения эффективности мясного животноводства в нашем регионе», – рассказала заведующая кафедрой генетики и селекции медико-биологического факультета СКФУ, доктор биологических наук, профессор Наталья Лиховид.
На основе полученной генетической информации совместно с Северо-Кавказским федеральным научным аграрным центром ученые продолжают оценивать мясную продуктивность овец разных генотипов и разрабатывать новые биопрепараты, повышающие иммунитет и прирост мышечной массы животных.
Лаборатория медицинской и биологической информатики геномного центра СКФУ перешла к следующему этапу исследований. Проводится сборка геномов пшеницы, ячменя и сорго сортов отечественной селекции. Это позволит выполнять паспортизацию сельхозрастений.
Ранее ученые СКФУ провели новые исследования в области синтеза противораковых препаратов.
