Analiza porównawcza prokariotów tlenowych i beztlenowych w celu identyfikacji korelacji między zapotrzebowaniem na tlen i genów funkcjonalnych wzorców asocjacyjnych

Działania prokariotów są kluczowe w kształtowaniu środowiska, a także są pod dużym wpływem środowiska. Wraz ze znacznym postępem w sekwencjonowaniu genomów i metagenomów oraz zbliżającymi się do standaryzacji informacjami o kontekście ekologicznym, genomika porównawcza skoncentrowana na środowisku uzupełni genomikę porównawczą skoncentrowaną na gatunkach, naświetlając w jaki sposób środowiska kształtowały i utrzymywały różnorodność prokariotyczną. W niniejszej pracy przedstawiamy nasze wstępne badania nad analizą asocjacyjną szczególnego duetu genomowych i ekologicznych cech prokariotów – genowo-genowych funkcjonalnych wzorców asocjacyjnych w zależności od warunków zapotrzebowania na tlen. W pierwszej kolejności tworzymy stochastyczny model opisujący rozmieszczenie genów na chromosomach, na podstawie którego określane są funkcjonalne asocjacje pomiędzy genami. Miary funkcjonalnej asocjacji gen-gen są walidowane przy użyciu ontologii procesów biologicznych i anotacji ścieżek KEGG. Testy t-Studenta są następnie wykonywane na organizmach tlenowych i beztlenowych w celu zidentyfikowania tych par genów, które wykazują różne wzorce asocjacji funkcjonalnej w dwóch różnych warunkach zapotrzebowania na tlen. Ponieważ trudno jest zaprojektować i przeprowadzić eksperymenty biologiczne w celu walidacji tych relacji asocjacyjnych genom-środowisko, które wynikają z długotrwałych, kumulujących się interakcji genom-środowisko, ostatecznie przeprowadzamy walidacje obliczeniowe w celu określenia, czy stan zapotrzebowania organizmu na tlen jest przewidywalny na podstawie wzorców asocjacji funkcjonalnych gen-gen. Przedstawione badania dowodzą istnienia i istotności związków asocjacyjnych pomiędzy określonymi wzorcami asocjacji funkcjonalnych gen-gen a stanem zapotrzebowania na tlen u prokariotów, jak również skuteczności przyjętej metodyki takiej analizy asocjacyjnej.