Komparativ analyse af aerobe og anaerobe prokaryoter for at identificere korrelation mellem iltbehov og gen-geners funktionelle associationsmønstre

Prokaryoternes aktiviteter er centrale for udformningen af miljøet og påvirkes også i høj grad af miljøet. Med de betydelige fremskridt inden for sekventering af genomer og metagenomer og de snart standardiserede økologiske kontekstoplysninger vil miljøcentreret komparativ genomforskning supplere artscentreret komparativ genomforskning og belyse, hvordan miljøer har formet og opretholdt prokaryote mangfoldighed. I denne artikel rapporterer vi om vores foreløbige undersøgelser af foreningsanalysen af en særlig duo af genomiske og økologiske træk hos prokaryoter – gen-genfunktionelle foreningsmønstre i forhold til iltbehovsbetingelser. Vi etablerer først en stokastisk model til at beskrive genarrangementer på kromosomer, på grundlag af hvilken den funktionelle tilknytning mellem gener kvantificeres. De funktionelle gen-genassocieringsmålinger valideres ved hjælp af biologiske procesontologier og KEGG-annotationer for baner. Student’s t-tests udføres derefter på aerobe og anaerobe organismer for at identificere de genpar, der udviser forskellige funktionelle tilknytningsmønstre i de to forskellige iltbehovsbetingelser. Da det er vanskeligt at designe og udføre biologiske eksperimenter for at validere de genom-miljøassocieringsrelationer, der er resultatet af langvarige akkumulerede genom-miljøinteraktioner, udfører vi endelig beregningsmæssige valideringer for at fastslå, om en organismes iltbehovsbetingelser kan forudsiges på grundlag af funktionelle gen-genassocieringsmønstre. Den rapporterede undersøgelse viser eksistensen og betydningen af forbindelserne mellem visse funktionelle gen-gen-associeringsmønstre og iltbehovsbetingelser hos prokaryoter samt effektiviteten af den anvendte metodologi til en sådan associeringsanalyse.