Neues Großsequenzierungsprojekt “Tausend mikrobielle Genome” gestartet
Wissenschaftler des Leibniz-Instituts DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen und des kalifornischen Joint Genome Institute (JGI) haben ein neues Großprojekt zur Bestimmung des Erbguts von Bakterien gestartet. In den kommenden drei Jahren wollen die beiden Institute gemeinsam das Genom von weiteren eintausend Stämmen von Bakterien und Archaeen mit den bewährten JGI-Methoden sequenzieren und annotieren. Ziel des Projekts ist es, bestehende Lücken in der Abdeckung des Stammbaums des Lebens mit Genomsequenzen zu schließen. Die Ergebnisse sollen nicht nur helfen, die bakterielle Taxonomie auf phylogenetischer Basis zu überarbeiten, sondern auch dazu beitragen, neue biologische Verbindungen zu entdecken und zu identifizieren, die medizinisch oder biotechnologisch genutzt werden können.
Das KMG-4-Projekt (Kilo Microbial Genomes, eintausend mikrobielle Genome) ist die Fortführung dreier erfolgreicher Vorläufer. In diesen Projekten wurden und werden vor allem die Genome phylogenetisch relevanter Typstämme sowie der ökologisch beziehungsweise biotechnologisch wichtigen Gruppen der Rhodobacteraceae und Actinobacteria sequenziert. Viele Bereiche des mikrobiellen Baum des Lebens sind bislang aber noch nicht genomsequenziert worden. Bei KMG-4 legen die Forscher den Fokus nun auf jene Bakterien und Archaeen, die bisher unberücksichtigt geblieben, aber in metagenomischen Datensätzen stark vertreten sind. Unter einem Metagenom versteht man die Gesamtheit der genomischen Information der Mikroorganismen eines bestimmten Lebensraums. Mit metagenomischen Methoden können Mikroorganismen identifiziert werden, auch wenn sie nicht kultivierbar sind. Lücken in der Genomsequenzierung kultivierter Stämme erschweren dies jedoch für einen guten Teil der Organismen. „Für das neue Projekt haben wir deshalb die Auswahlstrategie geändert und orientieren uns nun direkt an den Problemen bei der Zuordnungen metagenomischer Daten“, so DSMZ-Projektleiter PD Dr. Markus Göker.
Die neu sequenzierten Genome können gleich in mehrfacher Hinsicht genutzt werden. Zum einen erwarten Göker und seine Kollegen, dass durch die verbesserten Identifikationsmethoden neue Proteinfamilien und vor allem biosynthetische Cluster, beispielsweise zur Produktion von Antibiotika, in den Genomen und Metagenomen beschrieben werden können. „Das vertieft nicht nur unser Verständnis ökologischer Systeme, sondern ist auch interessant für biotechnologische Anwendungen“, erläutert Göker. Darüber hinaus werden die Genomdaten helfen, eine verbesserte Systematik der Bakterien zu erstellen, die auf tatsächlichen Verwandtschaftsmerkmalen beruht. Bislang sind viele Arten falschen Gattungen zugeordnet oder diese unpassenden Gruppen von höherem Rang. Schließlich sollen die Ergebnisse auch dazu dienen, Stämme besser zu charakterisieren und diese Informationen der wissenschaftlichen Gemeinschaft bereitzustellen.
Das Projekt: „The One Thousand Microbial Genomes Phase 4 Project (KMG-4) – sequencing the most valuable type-strain genomes for metagenomic binning, comparative biology and taxonomic classification“ startete im Januar 2017 und hat eine Laufzeit bis Ende 2019.
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