Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології
Метагеноміка вивчає сукупність геномів мікроорганізмів довкілля методами молекулярної генетики та інших галузей біологічної науки (біоінформатика, протеоміка, метаболоміка). Метагеномний аналіз дає можливість реконструювати мікробні угруповання, у тому числі некультивованих мікроорганізмів, практичн...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Біополімери і клітина |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157680 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології / Л.П. Овчаренко, Н.О. Козировська // Біополімери і клітина. — 2008. — Т. 24, № 3. — С. 199-211. — Бібліогр.: 86 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860188002141077504 |
|---|---|
| author | Овчаренко, Л.П. Козировська, Н.О. |
| author_facet | Овчаренко, Л.П. Козировська, Н.О. |
| citation_txt | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології / Л.П. Овчаренко, Н.О. Козировська // Біополімери і клітина. — 2008. — Т. 24, № 3. — С. 199-211. — Бібліогр.: 86 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Біополімери і клітина |
| description | Метагеноміка вивчає сукупність геномів мікроорганізмів довкілля методами молекулярної генетики та інших галузей біологічної науки (біоінформатика, протеоміка, метаболоміка). Метагеномний аналіз дає можливість реконструювати мікробні угруповання, у тому числі некультивованих мікроорганізмів, практично будь-яких екосистем, визначити їхні функції, взаємини з макроорганізмами тощо. У найближчі роки ключовим у метагеноміці буде пошук нових генів для біотехнологічної та фармацевтичної промисловості.
Метагеноміка вивчає сукупність геномів мікроорганізмів довкілля методами молекулярної генетики та інших галузей біологічної науки (біоінформатика, протеоміка, метаболоміка). Метагеномний аналіз дає можливість реконструювати мікробні угруповання, у тому числі некультивованих мікроорганізмів, практично будь-яких екосистем, визначити їхні функції, взаємини з макроорганізмами тощо. У найближчі роки ключовим у метагеноміці буде пошук нових генів для біотехнологічної та фармацевтичної промисловості.
Метагеноміка вивчає сукупність геномів мікроорганізмів довкілля методами молекулярної генетики та інших галузей біологічної науки (біоінформатика, протеоміка, метаболоміка). Метагеномний аналіз дає можливість реконструювати мікробні угруповання, у тому числі некультивованих мікроорганізмів, практично будь-яких екосистем, визначити їхні функції, взаємини з макроорганізмами тощо. У найближчі роки ключовим у метагеноміці буде пошук нових генів для біотехнологічної та фармацевтичної промисловості.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:05:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ìå òà ãå íîì íèé àíàë³ç äëÿ ì³êðîá íî¿ åêî ëî㳿 ³
á³îò åõ íî ëî㳿
Ë. Ï. Îâ÷à ðåí êî, Í. Î. Êî çè ðî âñüêà
²íñòè òóò ìî ëå êó ëÿð íî¿ á³îëî㳿 ³ ãå íå òè êè ÍÀÍ Óêðà¿ íè
Âóë. Àêàäåì³êà Çà áî ëîò íî ãî, 150, Êè¿â, 03680, Óêðà¿ íà
Leonst@ukr.net
Ìå òà ãå íîì³êà âèâ ÷ຠñó êóïí³ñòü ãå íîì³â ì³êðî îð ãàí³çì³â äîâê³ëëÿ ìå òî äà ìè ìî ëå êó ëÿð íî¿ ãå íå òè -
êè òà ³íøèõ ãà ëó çåé á³îëîã³÷íî¿ íà óêè (á³î³íôîð ìà òè êà, ïðî òå îì³êà, ìå òà áî ëîì³êà). Ìå òà ãå íîì íèé
àíàë³ç äຠìîæ ëèâ³ñòü ðå êî íñòðó þ âà òè ì³êðîáí³ óãðó ïî âàí íÿ, ó òîìó ÷èñë³ íå êóëü òè âî âà íèõ ì³êðî -
îð ãàí³çì³â, ïðàê òè÷ íî áóäü-ÿêèõ åêî ñèñ òåì, âèç íà ÷è òè ¿õí³ ôóíêö³¿, âçàºìèíè ç ìàê ðî îð ãàí³çìà ìè
òîùî. Ó íà é áëèæ÷³ ðîêè êëþ ÷î âèì ó ìå òà ãå íîì³ö³ áóäå ïî øóê íî âèõ ãåí³â äëÿ á³îò åõ íî ëîã³÷íî¿ òà
ôàð ìà öåâ òè÷ íî¿ ïðî ìèñ ëî âîñò³.
Êëþ ÷îâ³ ñëî âà: ìå òà ãå íîì³êà, ì³êðîá íà åêî ëîã³ÿ, ñï³ëüíî òè ì³êðî îð ãàí³çì³â.
Âñòóï. Ìå òà ãå íîì³êà – öå ãå íå òè÷ íèé àíàë³ç
ñï³ëüíîò ì³êðî îð ãàí³çì³â, ÿêèé áàçóºòüñÿ íà íî âèõ
çíà÷ íèõ äî ñÿã íåííÿõ ó ðîç ðîáö³ ìå òîä³â âèä³ëåí íÿ
³ î÷è ùåí íÿ íóê ëå¿ íî âèõ êèñ ëîò, óäîñ êî íà ëåíí³
ñèñ òåì êëî íó âàí íÿ çà ðà õó íîê ñòâî ðåí íÿ íî âèõ
ì³ñòêèõ âåê òîð³â, ñó ÷à ñíèõ ï³äõîä³â äî ñåê âå íó -
âàíí³ ÄÍÊ, ùî äîç âî ëÿ þòü âèç íà ÷à òè ì³ëüéîíè ïàð
íóê ëå î òèä³â (ï. í.) çà ë³÷åí³ ãî äè íè [1]. Ïî òóæ íèì
îá´ðóí òó âàí íÿì ðîç âèò êó ìå òà ãå íîì íî ãî àíàë³çó
ñòà ëî âñòà íîâ ëåí íÿ òîãî ôàê òó, ùî á³ëüø í³æ 99 %
âèä³â ïðî êàð³îò³â íå ìîæ íà êóëü òè âó âà òè íàâ³òü íà
íà é ñïå öèô³÷í³øèõ øòó÷ íèõ ñå ðå äî âè ùàõ, àäæå
òðè âà ëèé ÷àñ ñàìå îò ðè ìàí íÿ ì³êðî îð ãàí³çìó â
÷èñò³é êóëü òóð³ ââà æà ëî ñÿ îñíîâ íîþ ìå òîþ
ì³êðîá³îëîã³÷íî ãî äîñë³äæåí íÿ [2].
Ñïðàâæí³é ïå ðå âî ðîò ó ì³êðîáí³é åêî ëî㳿
çä³éñíè ëè äîñë³äæåí íÿ ð³çíî ìàí³òíîñò³ ãåí³â ðè áî -
ñîìíèõ ÐÍÊ áàê òåð³é ó ïðî áàõ ³ç íà âêî ëèø íüî ãî
ñå ðå äî âè ùà. Ïîñë³äîâ íîñò³ öèõ ãåí³â âè ÿâ ëÿ ëè çà
äî ïî ìî ãîþ ïîë³ìå ðàç íî¿ ëàí öþ ãî âî¿ ðå àêö³¿ (ÏËÐ)
³ ñåê âå íó âà ëè çà Ñåí ãå ðîì [3]. Òà êèì ñïî ñî áîì îò -
ðè ìà íî âå ëè êó ê³ëüê³ñòü ïî ñë³äîâ íîñ òåé, ÿê³ íå
íà ëå æà ëè æîä íî ìó ç êóëü òè âî âà íèõ âèä³â, ³ òèì ñà -
ìèì çà ñâ³ä÷å íî, ùî â ïðè ðîä³ ³ñíóº âå ëè êå ð³çíî -
ìàí³òòÿ ïðî êàð³îò íèõ âèä³â, ðàí³øå íå äîñ òóï íèõ
íà óêîâ öÿì [4]. Âàð³àö³¿ çà çíà ÷å íî ãî ìå òî äó ñïðè -
÷è íè ëè â ïîä àëü øî ìó ïî ÿ âó ³ ðîç âè òîê ö³ëî ãî êîì -
ïëåê ñó íå çà ëåæ íèõ â³ä êóëü òè âó âàí íÿ ìå òî äèê äëÿ
òà êèõ âàæ ëè âèõ ö³ëåé, ÿê ðå êî íñòðóêö³ÿ ô³ëî ãåí³¿
ì³êðî îð ãàí³çì³â, ïîð³âíÿí íÿ ì³êðî îð ãàí³çì³â ç
ð³çíèõ çðàçê³â íà îñíîâ³ ïîð³âíÿí íÿ ¿õí³õ íóê ëå î -
òèä íèõ ïî ñë³äîâ íîñ òåé, òîá òî ö³ äîñë³äæåí íÿ çà -
êëà ëè ïî ÷à òîê ìî ëå êó ëÿðí³é ô³ëîãåí³¿.
Ô³ëî ãå íå òè÷ íèé àíàë³ç á³îð³çíî ìàí³òòÿ óãðó -
ïî âàíü ì³êðî îð ãàí³çì³â äîâê³ëëÿ ââà æà þòü ðàí -
íüîþ ôîð ìîþ ìå òà ãå íîì³êè [5]. Çà äî ïî ìî ãîþ
ô³ëî ãå íå òè÷ íèõ àíàë³ç³â ì³êðîá íèõ ñï³ëüíîò ð³çíî -
ìàí³òíèõ åêî ñèñ òåì, ïðî âå äå íèõ ìå òî äà ìè ô³íãåð -
ïðèí òó âàí íÿ áåç êëî íó âàí íÿ ÄÍÊ/êÄÍÊ, ïî êà çà íî,
ùî ¿õíÿ ñòðóê òó ðà º äî âîë³ ñêëàä íîþ ³
ì³êðîñêîï³÷íèõ îðãàí³çì³â çíà÷ íî á³ëüøå, í³æ òèõ,
ùî ìè ñïðî ìîæí³ êóëü òè âó âà òè ó ëà áî ðà òî𳿠³ ðà -
199
ISSN 0233-7657. Á³îïîë³ìåðè ³ êë³òèíà. 2008. Ò. 24. ¹ 3
Ó Ë. Ï. ÎÂ×ÀÐÅÍÊÎ, Í. Î. ÊÎÇÈÐÎÂÑÜÊÀ, 2008
õó âà òè ìåòîäàìè ñåð³éíèõ ðîçâåäåíü, ì³êðîñêîﳿ
òîùî [2].
Äðó ãèé åòàï ìå òà ãå íîì íèõ äîñë³äæåíü – öå
êîíñòðó þ âàí íÿ á³áë³îò åê ãåí³â, âèä³ëå íèõ ³ç
äîâê³ëëÿ, òà ïî øóê ó íèõ ïåâ íèõ ãåí³â, ÿê³ êî äó þòü
êëþ ÷îâ³ ôåð ìåí òè êðó ãî îá³ãó ðå ÷î âèí ó ïðè ðîä³,
àáî ãåí³â, ïî òð³áíèõ äëÿ á³îò åõ íî ëîã³÷íèõ ö³ëåé.
Òîá òî íà öüî ìó åòàï³ àíàë³çó âà ëè ëè øå ïåâ íó ÷àñ -
òè íó êëî íî âà íî ãî ìà òåð³àëó, ³íøà çàëèøàëàñÿ äëÿ
ìàéáóòí³õ äîñë³äæåíü.
Íà òðåòüîìó åòàï³ ðîç âèò êó ìå òà ãå íîì³êè ðîç -
ïî ÷à ëî ñÿ ñåê âå íó âàí íÿ ìå òà ãå íîì íèõ á³áë³îò åê,
ÿêå çíà÷ íî ðîç øè ðèëî ìîæ ëè âîñò³ äîñë³äæåíü,
íàä à þ ÷è ³íôîð ìàö³þ ïðî ð³çíî ìàí³òí³ñòü ôóíêö³é
ì³êðî îð ãàí³çì³â òà çâ’ÿ çîê ì³æ íè ìè, ãå íîì íó
îðãàí³çàö³þ íå êóëü òè âî âà íèõ îðãàí³çì³â, ãî ðè çîí -
òàëü íå ïå ðåíå ñåí íÿ ãåí³â ó äîâê³ëë³ ì³æ îðãàí³çìà -
ìè. Ñó ÷àñ íèé åòàï ìå òà ãå íîì³êè – ñåê âå íó âàí íÿ
äèñ êðåò íèõ ôðàã ìåíò³â ÄÍÊ ì³êðî îð ãàí³çì³â
äîâê³ëëÿ áåç êëî íó âàí íÿ òà ñêëà äàí íÿ ¿õ ó ïî âí³ ïî -
ñë³äîâ íîñò³ ãåí³â/ãå íîì³â îêðå ìèõ ÷ëåí³â ñï³ëüíîò.
Íîâ³òí³ ï³äõî äè òå î ðå òè÷ íî äîç âî ëÿ þòü ðå êî -
íñòðó þ âà òè ãå íî ìè ïðè ñóòí³õ ó ïåâí³é åêî ñèñ òåì³
åí äåì íèõ ì³êðî îð ãàí³çì³â òà âèç íà ÷è òè ¿õí³
ôóíêö³¿. Ïðî òå, ÿê i íà ïî ïå ðåäí³õ åòà ïàõ ðîç âèò êó
ìå òà ãå íîì íèõ äîñë³äæåíü, ³ñíó þòü òèì ÷à ñîâ³ îá -
ìå æåí íÿ. Ìå òîþ ö³º¿ ïóáë³êàö³¿ º îãëÿä åòàï³â ðîç -
âèò êó ìåòàãåíîìíèõ äîñë³äæåíü òà ¿õí³õ óñï³õ³â ó
âèâ÷åíí³ ì³êðîáíî¿ åêîëî㳿 ³ âèêîðèñòàíí³ â
á³îòåõíîëî㳿.
Ô³ëî ãå íå òè÷ íèé àíàë³ç. Òåõ íî ëî㳿 ðå -
êîìá³íà íòíî¿ ÄÍÊ ³ ñåê âå íó âàí íÿ ÄÍÊ, á³î³íôîð -
ìà òè÷í³ ïðî ãðà ìè, ñòâî ðåí³ íà ïðèê³íö³ 60-õ–ïî ÷àò -
êó 70-õ ðð. ìè íó ëî ãî ñòîë³òòÿ, äà ëè ïî ÷à òîê
äîñë³äæåí íþ á³îðîç ìà¿ò òÿ ó ïðè ðîä³ òà âñòà íîâ -
ëåí íþ ô³ëî ãå íå òè÷ íèõ çâ’ÿçê³â ì³æ îðãàí³çìà ìè íà
ìî ëå êó ëÿð íî ìó ð³âí³. Òå î ðå òè÷ íó áà çó äëÿ âèç íà -
÷åí íÿ ì³ñöÿ ïåâ íèõ ì³êðî îð ãàí³çì³â ó çà ãàëüí³é
êëà ñèô³êàö³¿ ìî ëå êó ëÿð íè ìè ìå òî äà ìè ï³äâå ëè
Ïîë³íã òà Çó êåð êàíäë [6], ÿê³ ñòâåð äæó âà ëè, ùî
á³îëîã³÷í³ ìàê ðî ìî ëå êó ëè åâî ëþö³îíó þòü ðàç îì ç
îðãàí³çìà ìè, îò æå, ìî æóòü áó òè âè êî ðèñ òàí³ äëÿ
âñòà íîâ ëåí íÿ åâî ëþö³éíèõ ðî äèí íèõ çâ’ÿçê³â ì³æ
íè ìè. Öÿ ³äåÿ ñòà ëà ïî øòîâ õîì äëÿ âè íèê íåí íÿ íî -
âî¿ ãà ëóç³ òà êî¿ íà óêè, ÿê ìî ëå êó ëÿð íà ô³ëî ãå íå òè -
êà, – òàê ñî íî쳿, ùî ãðóí òóºòüñÿ íà àíàë³ç³ ïî -
ñë³äîâ íîñ òåé ÄÍÊ ãåí³â ñï³ëüíî ãî ïî õîä æåí íÿ ó
ðÿ äó îðãàí³çì³â. Íà ïðàê òèö³ äëÿ ö³ëåé òàê ñî íî쳿
ïðî êàð³îò³â âè êî ðèñ òî âó þòü æèòòºâî âàæ ëèâ³ ãå íè
«äî ìàø íüî ãî ãîñ ïî äà ðñòâà» (housekeeping) ÷å ðåç
¿õíþ ïî øè ðåí³ñòü ó âñ³õ ïðî êàð³îò³â, à òà êîæ çà âäÿ -
êè â³äíîñí³é êîí ñåð âà òèâ íîñò³ ïî ñë³äîâ íîñ òåé (â
ñè ëó çíà ÷ó ùîñò³ ôóíêö³¿). Ö³ ãå íè ìà þòü êîí ñåð âà -
òèâí³ ä³ëÿí êè, ÿê³ åâî ëþö³éíî çáå ðåã ëè ñÿ ó ì³êðî -
îð ãàí³çì³â ³ äîç âî ëÿ þòü âñòà íî âè òè ¿õíº ïî õîä æåí -
íÿ ³ ô³ëî ãå íå òè÷í³ çâ’ÿç êè ç ³íøè ìè áàê òåð³ÿìè, òà
âàð³þþ÷³, ùî äà þòü ìîæ ëèâ³ñòü ³äåí òèô³êó âà òè
ì³êðî îð ãàí³çìè íà ð³âí³ âè äó ³ øòà ìó. Íåç âà æà þ ÷è
íà áå çó ìîâ íó âèç íàí³ñòü ô³ëî ãå íå òè÷ íî ãî ìå òî äó,
â îñíîâ³ ÿêî ãî ëåæèòü àíàë³ç ðÄÍÊ, â³í ìàº
ñóòòºâèé íå äîë³ê, ÿêèé ñòຠÿâ íèì çà ìàñ øòàá íèõ
àíàë³ç³â. Ïî-ïåð øå, äå ÿê³ ì³êðî îð ãàí³çìè ìà þòü
ê³ëüêà îïå ðîí³â rrn-ãåí³â, ùî óñêëàä íþº òî÷ íèé
àíàë³ç òàê ñî íîì³÷íî¿ ïðè íà ëåæ íîñò³ îðãàí³çìó.
Ïî-äðó ãå, ñêëàä íîù³ â ³äåí òèô³êàö³¿ ì³êðî îð -
ãàí³çì³â äî ðî äó ³ âè äó âè íè êà þòü ïðè âèç íà ÷åíí³
íî âî¿ òàê ñî íîì³÷íî¿ îäè íèö³ ÷å ðåç íå äîñ òàò íþ
ê³ëüêîñòü â³äïîâ³äíèõ ïî ñë³äîâ íîñ òåé ó áàí êàõ
ãåí³â, ïðè âíóòð³øíüî âè äîâ³é ñïîð³äíå íîñò³ ïî -
ñë³äîâ íîñ òåé ðÄÍÊ (ãå íî ìî âà ðè, åêî âà ðè, ãå î âà ðè)
(äå òàëüí³øå ìîæ íà îçíà éî ìè òè ñÿ â [7]). Íîâ³
ï³äõî äè äî âèç íà ÷åí íÿ âè äó, òàê³ ÿê ìóëü òè ëî êóñ -
íèé àíàë³ç ïî ñë³äîâ íîñ òåé ÄÍÊ, ì³êðî à ðåé íèé
àíàë³ç, ñåê âå íó âàí íÿ ãå íî ìó, íàä à þòü ìîæ ëèâ³ñòü
òî÷í³øå âèç íà ÷à òè òàê ñî íîì³÷íó ïðè íà ëåæí³ñòü
ì³êðî îð ãàí³çì³â.
Ðîç ðîá êà ÏËÐ ³ âè êî ðèñ òàí íÿ ¿¿ äëÿ åêî -
ëîã³÷íèõ äîñë³äæåíü (âïåð øå öå çðî áè ëè Còå ôàí òà
Àòëàñ [8]) ñóòòºâî ïðè ñêî ðè ëè òåì ïè äîñë³äæåí íÿ
ì³êðîá íèõ óãðó ïî âàíü â óñ³õ ìîæ ëè âèõ åêî ñèñ òå -
ìàõ ³ çà ïî ÷àò êó âà ëè, îêð³ì óñüî ãî ³íøî ãî, åðó
«³íâåí òà ðè çàö³¿» ì³êðîá íî ãî öà ðñòâà ÿê ³ñòî ðè÷ íî -
ãî (âè êîï íî ãî), òàê ³ ñó ÷àñ íî ãî. Öåé ïðî öåñ òðè âàº
é äî ñüî ãîäí³, àëå çà âäàí íÿ óñêëàä íè ëî ñÿ ÷å ðåç íå -
îáõ³äí³ñòü ïå ðåé òè â³ä ãå íîì³êè ³íäèâ³äó àëü íî ãî
îðãàí³çìó äî ãåíîì³êè ñï³ëüíîò îêðå ìèõ åêî ñèñ -
òåì, òîáòî äî ìåòàãåíîì³êè.
Ìå òî äè ãå íå òè÷ íî ãî ïðîô³ëþ âàí íÿ ì³êðî îð -
ãàí³çì³â. Çàñ òî ñó âàí íÿ ãå íîì íèõ ìå òîä³â áåç íå -
îáõ³äíîñò³ êóëü òè âó âàí íÿ íàäຠìîæ ëèâ³ñòü ïî -
âí³øî ãî àíàë³çó ñï³ëüíîò ì³êðî îð ãàí³çì³â, àëå íå
â³äîá ðà æຠðå àëü íî¿ êàð òè íè, ÿêà ³ñíóº ó ïðè ðîä -
200
ÎÂ×À ÐÅÍ ÊÎ Ë. Ï., ÊÎ ÇÈ ÐÎ ÂÑÜÊÀ Í. Î.
íèõ çðàç êàõ. Íàé ïðîñò³øè ìè ³ íà é âè êî ðèñ òî âó -
âàí³øèìè ìå òî äà ìè àíàë³çó ð³çíî ìàí³òòÿ ì³êðî îð -
ãàí³çì³â ³ ñòðóê òó ðè ¿õíüî¿ ñï³ëüíî òè º àíàë³ç ðè áî -
ñîì íî ãî ì³æãåí íî ãî ñïåé ñå ðà ³ ðåñ òðèêö³éíèé
àíàë³ç àìïë³ô³êî âà íî¿ ðÄÍÊ [9–11]. Âî íè íå ïî òðå -
áó þòü ñïåö³àëü íî ãî îá ëàä íàí íÿ àáî äî ðî ãèõ âèò -
ðàò íèõ ìà òåð³àë³â ³ øâèä êî äà þòü ³íôîð ìàö³þ ïðî
ð³çíî ìàí³òòÿ ì³êðî îð ãàí³çì³â ó äîñë³äæó âà íî ìó
çðàç êó àáî ïðî äè íàì³êó çì³í ñòðóê òó ðè ñï³ëüíî òè
ó ïåâ íî ìó öå íîç³. Ãðà䳺íòíèé ãåëü-åëåê òðî ôî ðåç ó
äå íà òó ðó âàëü íî ìó ãåë³ [12] òà äå íà òó ðó âàëü íà âè -
ñî êî å ôåê òèâ íà ð³äèí íà õðî ìà òîã ðàô³ÿ [13] äà þòü
çìî ãó çä³éñíþ âà òè ðîçä³ëåí íÿ ïî ñë³äîâ íîñ òåé
ÄÍÊ îäíà êî âî ãî ðîçì³ðó, àëå ç ð³çíîþ ïåð âèí íîþ
áó äî âîþ ³ â³äïîâ³äíî ð³çíîþ ðóõ ëèâ³ñòþ â ãåë³ ÷è
ðîç ÷èí³ çà óìîâ äå íà òó ðàö³¿. Ðîç ðîá êà ñòðà òå㳿 öèõ
ìå òîä³â ñòà ëà ñóòòºâèì êðî êîì óïå ðåä, îñê³ëüêè
äîç âî ëè ëà âè îê ðåì ëþ âà òè ðîçä³ëåí³ ÏËÐ-ôðàã ìåí -
òè ÄÍÊ ç ãå ëþ ³ àíàë³çó âà òè ¿õí³ ïî ñë³äîâ íîñò³ ïðÿ -
ìèì ñåê âå íó âàí íÿì äëÿ ³äåí òèô³êàö³¿ ì³êðî îð -
ãàí³çì³â áåç ñòâî ðåí íÿ á³áë³îò åê ãåí³â. Ìå òîä
ïîë³ìîðô³çìó äîâ æèí ì³÷å íèõ ðåñ òðèêö³éíèõ
ôðàã ìåíò³â ÄÍÊ – íà ñòóï íèé êðîê ó ïðî ãðå ñó þ ÷î -
ìó äîñë³äæåíí³ ì³êðîá íèõ ñï³ëüíîò. Öåé ìå òîä áà -
çóºòüñÿ íà äîñ òóï íèõ áà çàõ äà íèõ äëÿ øâèä êî¿ ðîç -
øèô ðîâ êè ñêëà äó äîñë³äæó âà íèõ ñï³ëüíîò [14]. Óñ³
ìå òî äè çà ñíî âàí³ íà ÏËÐ ³ ð³çíÿòü ñÿ ì³æ ñî áîþ çà
çäàòí³ñòþ âèç íà ÷à òè ìàê ñè ìàëü íå á³îð³çíî ìàí³òòÿ
ì³êðî îð ãàí³çì³â ó ñï³ëüíîò³, à òà êîæ çà ïðî ñòî òîþ
îò ðè ìàí íÿ ðå çóëü òàò³â, îá ëàä íàí íÿì, âèò ðà òà ìè íà
ïðî âå äåí íÿ àíàë³ç³â òî ùî.
Ìå òà ãå íîìí³ òåõ íî ëî㳿 ïîºäíó þòü ñòðà òå㳿
âèä³ëåí íÿ ³ î÷è ùåí íÿ íóê ëå¿ íî âèõ êèñ ëîò,
êîíñòðó þ âàí íÿ á³áë³îò åê ãåí³â, òåõ íî ëî㳿
ñêðèí³íãó ïî òð³áíèõ ãåí³â, ñåê âå íó âàí íÿ, á³î³íôîð -
ìà òè÷ íèé àíàë³ç âèç íà ÷å íèõ ïî ñë³äîâ íîñ òåé ÄÍÊ.
Íà ðàç³ çó ïè íè ìî ñÿ íà óñï³õàõ ó ðîç âèò êó òèõ òåõ -
íî ëîã³÷íèõ ï³äõîä³â, ÿê³ çó ìî âè ëè ðîçâèòîê
ìåòàãåíîìíèõ äîñë³äæåíü.
Äëÿ êî íñòðó þ âàí íÿ á³áë³îò åê ÄÍÊ äîâê³ëëÿ
âåê òî ðè îá è ðà þòü çà ëåæ íî â³ä ìå òè äîñë³äæåí íÿ.
Îñíîâ íèé ïà ðà ìåòð âåê òî ðà – éî ãî ðîçì³ð ³
â³äïîâ³äíî äîâ æè íà ïî ñë³äîâ íîñò³, ÿêó ìîæ íà â
íüî ãî êëî íó âà òè. Íå âå ëèê³ âè ñî êî êîï³éí³ âåê òî ðè
íà îñíîâ³ ïëàçì³ä, çäàò íèõ íå ñòè âñòàâ êè ðîç³ðîì
2–6 òèñ. ï. í., çà ñòî ñî âó þòü ïðè òàê çâà íèõ ñåê âå íó -
âàí íÿõ çà òè ïîì «ïî ñòð³ëó ç äðî áî âè êà», àáî
«shotgun». Ïðè ôóíêö³îíàëü íî ìó ñêðèí³íãó ãåí³â,
ÿê³ êî äó þòü âàæ ëèâ³ á³îîðãàí³÷í³ ìî ëå êó ëè, ïî -
òð³áíî ñòâîðþâàòè á³áë³îò åêè ïî ñë³äîâ íîñ òåé
çíà÷íèõ ðîçì³ð³â äëÿ ïî âíî ãî êëî íó âàí íÿ íå -
îáõ³äíèõ ãåí³â. Òî ìó â öüî ìó âè ïàä êó çà ñòî ñî âó -
þòü âå ëèê³ íèç ü êî êîï³éí³ âåê òî ðè: ôàçì³äè (âñòàâ -
êè äî 40 òèñ. ï. í.), áàê òåð³àëüí³ øòó÷í³ õðî ìî ñî ìè
(âñòàâ êè 100–300 òèñ. ï. í., çð³äêà – äî 600 òèñ ï. í),
êîñì³äè, ôà ãîâ³ âåê òî ðè ³ øòó÷í³ õðî ìî ñî ìè
äð³æäæ³â. Ö³ëüî âèì ï³äõî äîì íà é ÷àñò³øå êî ðèñ òó -
þòü ñÿ ó ô³ëî ãå íå òè÷ íèõ äîñë³äæåí íÿõ, êëî íó þ ÷è
ô³ëî ãå íå òè÷í³ ìàð êå ðè, íà é ÷àñò³øå ñå ðåä ÿêèõ 16S
ðÄÍÊ. Ïðî òå ìî æóòü ñòâî ðþ âà òè ñÿ ³ á³áë³îò å êè ç³
âñòàâêàìè âåëèêèõ ÷è ñåðåäí³õ ðîçì³ð³â. Òàêèé
ìåòîä â îñíîâíîìó âèêîðèñòîâóþòü äëÿ âñòà íîâ -
ëåí íÿ ïîñë³äîâíîñò³ ïåâíîãî ãåíà.
Ñåê âå íó âàí íÿ º áà çî âèì ³íñòðó ìåí òîì ìå òà ãå -
íîì³êè äëÿ âèâ ÷åí íÿ ð³çíî ìàí³òòÿ ì³êðîá íî ãî ñâ³òó
³ éî ãî ôóíêö³é áåç íå îáõ³äíîñò³ êóëü òè âó âàí íÿ æè -
âèõ îðãàí³çì³â. Ñåê âå íó âàí íÿ çà Ñåí ãå ðîì, àáî ñåê -
âå íó âàí íÿ ³ç çó ïèí êîþ ñèí òå çó, øè ðî êî çà ñòî ñî âó -
þòü ó ìå òà ãå íîì íèõ äîñë³äæåí íÿõ. Ñåê âå íó þòü ïî -
ñë³äîâ íîñò³, îò ðè ìàí³ çà äî ïî ìî ãîþ ÏËÐ, àáî
êëî íî âàí³ ôðàã ìåí òè ç ìå òà ãå íîì íèõ á³áë³îò åê.
Àëüòåðíàòèâíîþ ñòðà òå㳺þ àíàë³çó ì³êðîá íèõ
ñï³ëüíîò áåç êëî íó âàí íÿ ÄÍÊ, ùî ïî òðå áóº òðè âà -
ëî ãî àíàë³çó á³áë³îò å êè ãåí³â, äå ÷à ñîì ñïîñ -
òåð³ãàºòüñÿ íå ñòàá³ëüí³ñòü àáî òîê ñè÷í³ñòü ïî -
ñë³äîâ íîñ òåé ïðè çáåð³ãàíí³ â Escherichia coli, º ìå -
òîä ï³ðî ñåê âå íó âàí íÿ. Öåé ìå òîä ìຠäå ÿê³
ïå ðå âà ãè íàä òðà äèö³éíè ìè. ϳäãî òîâ êà ïðî áè äëÿ
ï³ðî ñåê âå íó âàí íÿ âêëþ ÷ຠëè øå âèä³ëåí íÿ ÄÍÊ
áåç íå îáõ³äíîñò³ êëî íó âàí íÿ ¿¿ ó âåê òî ðè. Ïðè öüî -
ìó ìàë³ ôðàã ìåí òè ÄÍÊ íå âòðà ÷à þòü ñÿ, ÿê öå áó -
âຠïðè êî íñòðó þ âàíí³ á³áë³îò åê, ðå çóëü òà òè îò ðè -
ìó þòü äó æå øâèä êî, íà ïðèê ëàä, ñåê âå íó âàí íÿ óñ³õ
òðàíñ êðèïò³â òêà íèí àðàá³äîï ñè ñó çà é ìຠîäèí
òèæ äåíü [15], à âèç íà ÷åí íÿ ïî âíèõ ãå íîì³â áàê -
òåð³é çä³éñíþºòüñÿ çà 4 ãîä ç òî÷í³ñòþ 99,96 % [16].
Âàðò³ñòü ñåê âå íó âàí íÿ ñòà íî âèòü íà ñüî ãîäí³ ìåí -
øå $0,03 äëÿ EST (òàê ñî íîì³÷íà ïî ñë³äîâí³ñòü, ùî
åêñïðå ñóºòüñÿ). Äëÿ îò ðè ìàí íÿ òî÷ íèõ äà íèõ íå -
îáõ³äíî âè êî ðèñ òî âó âà òè êî ðîòê³ ôðàã ìåí òè ÄÍÊ,
íà ðàç³ Roche 454 Genome Sequencer 20 System
íàä³éíî âèç íà ÷ຠïî ñë³äîâ íîñò³ äî 250 ï. í., áà ãà òî -
201
ÌÅ ÒÀ ÃÅ ÍÎÌ ÍÈÉ ÀÍÀË²Ç ÄËß Ì²ÊÐÎÁ Íί ÅÊÎ ËÎò¯ ² Á²ÎÒ ÅÕ ÍÎ ËÎò¯
ðà çî âå ïå ðå êðè âàí íÿ ïî ñë³äîâ íîñ òåé òà ïî òóæ íå
ïðî ãðàì íå çàáåçïå÷åííÿ [17].
Ùå îäíèì ïåð ñïåê òèâ íèì ìå òî äîì ñåê âå íó âàí -
íÿ ÄÍÊ º ïî ëîí³-ñåê âå íó âàí íÿ. Ïî ëîí³ îçíà ÷àº
«ïîë³ìå ðàç íà êî ëîí³ÿ» (polymerase colony). Â
îñíîâ³ öüî ãî ï³äõî äó òà êîæ ëå æèòü ñåê âå íó âàí íÿ
ìå òî äîì ñèí òå çó àáî â ðåàëüíîìó ÷àñ³ [18].
Íà ñòà䳿 ðîç ðîá êè ïðå áó âຠìå òîä ñåê âå íó âàí -
íÿ, ÿêèé áà çóºòüñÿ íà ïðî õîä æåíí³ íè òêè ÄÍÊ ÷å -
ðåç íà íî ïî ðó â ìåì áðàí³. Äàí³ ìîæ íà îò ðè ìà òè,
ðåºñòðó þ ÷è çì³íè ïî òåíö³àëó ìåì áðà íè, ñïå -
öèô³÷í³ ïå ðå ïà äè ÿêî ãî ïî â’ÿ çàí³ ç òè ïîì íóê ëå î -
òè äó, ùî ïðî õî äèòü ÷å ðåç ìåì áðà íó [19]. Ìîæ ëèâ³
òà êîæ ìî äèô³êàö³¿ ìå òî äó ç âè êî ðèñ òàí íÿì ôëó î -
ðåñ öåíö³¿. Ïðîã íî çó þòü, ùî â ðàç³ âïðî âàä æåí íÿ
öüî ãî ìå òî äó ãå íîì ëþ äè íè ìîæ ëè âî áó äå ñåê âå -
íó âà òè çà 20 ãîä [20].
Äâ³ îñíîâí³ òåõ íî ëî㳿 àíàë³çó ðå êîìá³íà íò³â
ï³ñëÿ êëî íó âàí íÿ ÄÍÊ ãðóí òó þòü ñÿ íà âèç íà ÷åíí³
àáî êëî íî âà íî¿ ïî ñë³äîâ íîñò³ ÄÍÊ, àáî ôóíêö³¿
êëî íó. Ñåê âå íó âàí íÿ ìå òà ãå íîì íèõ á³áë³îò åê,
ñòâî ðå íèõ ç ÄÍÊ ì³êðî îð ãàí³çì³â ïåâ íèõ åêî ñèñ -
òåì, – öå ñó ÷àñ íèé ð³âåíü àíàë³çó ð³çíî ìàí³òòÿ
ì³êðî îð ãàí³çì³â ó äîâê³ëë³, ó òî ìó ÷èñë³ é òèõ, ùî
íå êóëü òè âó þòü ñÿ. Ïðî òå â³í ìຠïåâ íå îá ìå æåí íÿ
÷å ðåç òå, ùî íîâ³ ïî ñë³äîâ íîñò³ íå ìî æóòü áó òè
âï³çíàí³ ÷å ðåç â³äñóòí³ñòü çá³ãó ç óæå â³äî ìè ìè.
Ôóíêö³îíàëü íèé ñêðèí³íã, âàæ ëè âèé ó á³îò åõ íî -
ëîã³÷íèõ äîñë³äæåí íÿõ äëÿ ïî øó êó ãåí³â ç íî âè ìè
àê òèâ íîñ òÿ ìè, ïåð ñïåê òèâ íè ìè äëÿ ïðàê òè÷ íî ãî
âè êî ðèñ òàí íÿ, äຠìîæ ëèâ³ñòü âèç íà ÷à òè äîñ³
íåâ³äîì³ ïî ñë³äîâ íîñò³ ãåí³â, çáà ãà ÷ó þ ÷è áàí êè
ãåí³â. Îäíàê öåé ï³äõ³ä òà êîæ îá ìå æå íèé ìîæ -
ëèâ³ñòþ ìå òà ãå íîì íèõ ãåí³â åêñïðå ñó âà òè ñÿ â ãå òå -
ðî ëîã³÷íî ìó õà çÿ¿í³. Îêð³ì òî ãî, äëÿ êëî íó âàí íÿ
ö³ëî ãî îïå ðî íó, ùî º íå îáõ³äíèì ïðè ôóíêö³îíàëü -
íèõ äîñë³äæåí íÿõ, ïî òð³áíî êëî íó âà òè âå ëèê³
ôðàã ìåí òè ÄÍÊ (á³ëüøå 100 òèñ. ï. í.). Òî ìó
ñïåö³àëü íî ðîç ðî áè ëè ìå òîä âèä³ëåí íÿ âè ñî êî ìî -
ëå êó ëÿð íî¿ ÄÍÊ ç ´ðóí òó, ÿêèé ïîä³ëÿºòüñÿ íà ïðÿ -
ìèé ³ íå ïðÿ ìèé [21, 22]. Îñîá ëèâ³ñòþ ïåð øî ãî
âàð³àí òó º ë³çèñ áàê òåð³é in situ â ´ðóíò³ äî âèä³ëåí -
íÿ ³ î÷è ùåí íÿ ÄÍÊ. Íî âà òî ðñüêèì ³ ïðàê òè÷ íèì º
çà ñòî ñó âàí íÿ ì’ÿ êî ãî ë³çè ñó ³ î÷è ùåí íÿ ÄÍÊ ó ãå -
ëÿõ ï³ä ÷àñ çâè ÷àé íî ãî àáî ïóëüñ-åëåê òðî ôî ðå çó
[21]. Îñíîâ íîþ ìå òîþ íå ïðÿ ìî ãî ìå òî äó º çà õèñò
ÄÍÊ â³ä âïëè âó çîâí³øí³õ ô³çè÷ íèõ ôàê òîð³â, ÷å -
ðåç ÿê³ â³äáó âàºòüñÿ âêî ðî ÷åí íÿ ¿¿ ôðàã ìåíò³â. Äëÿ
öüî ãî êë³òè íè áàê òåð³é ñïî ÷àò êó âèä³ëÿ þòü ç ´ðóí -
òó. Ïðî òå ó ïîð³âíÿíí³ ç ïðÿ ìèì ñïî ñî áîì ó 10–100
ðàç³â çìåí øóºòüñÿ âèõ³ä ÄÍÊ. Íåï ðÿ ìèé ìå òîä âè -
êî ðèñ òà íî äëÿ îò ðè ìàí íÿ ÄÍÊ ç îêå àí³÷íî ãî áàê -
òåð³îïëàí êòî íó [23]. Äëÿ çà ïîá³ãàí íÿ âòðàò ï³ä ÷àñ
âèä³ëåí íÿ ÄÍÊ ³ç ïðè ðîä íèõ çðàçê³â àáî äëÿ çáå ðå -
æåí íÿ íå ÷è ñåëü íèõ ïî ïó ëÿö³é ì³êðî îð ãàí³çì³â çà -
ñòî ñî âó þòü ñòàä³þ ïðå-êóëü òè âàö³¿ àáî íàâ³òü
äåê³ëüêà òàêèõ ñòàä³é [22].
²ñíó þòü äâà çà ãàëü íîï ðèé íÿò íèõ ï³äõî äè äî
àíàë³çó ïî ñë³äîâ íîñ òåé ÄÍÊ äëÿ ¿õíüî¿ ³íäåí -
òèô³êàö³¿: ïåð øèé âèêîðèñòîâóº ïðî ãðà ìó
BLASTN (NCBI – Íàö³îíàëü íèé ²íñòè òóò Á³îò åõ íî -
ëîã³÷íî¿ ²íôîð ìàö³¿, ÑØÀ) äëÿ ïîð³âíÿí íÿ ¿õ ç
â³äî ìè ìè ïî ñë³äîâ íîñ òÿ ìè, äå ïî íî âà íè ìè ó äîñ -
òóï íèõ áà çàõ äà íèõ; äðó ãèé ï³äõ³ä ïî ëÿ ãຠ⠳äåí -
òèô³êàö³¿ ó íåâ³äîì³é ïî ñë³äîâ íîñò³ ÄÍÊ â³äî ìèõ
ãåí³â (rrs, rrl, gyr, rpo òà ³í). Îäí³ºþ ç ïðî ãðàì àâ òî -
ìà òè çî âà íî ãî àíàë³çó ñåê âå íî âà íèõ ôðàã ìåíò³â
ÄÍÊ º ïðî ãðà ìà MEGAN [24] (www-ab.informa-
tik.uni-tuebingen.de/software/megan), â îñíî âó ÿêî¿
ïî êëà äå íî BLASTN. Ïðî òå ÿê ùî êî ðîòê³ ïî ñë³äîâ -
íîñò³, îò ðè ìàí³ «shotgun»-ñåê âå íó âàí íÿì, íå ìà -
þòü ãå íà – ô³ëî ãå íå òè÷ íî ãî ìàð êå ðà, òî âèç íà ÷è òè
¿õíþ ïðè íà ëåæí³ñòü íå ìîæ ëè âî.
Îäèí ç íî âèõ ï³äõîä³â ³äåí òèô³êàö³¿ íåâ³äî ìèõ
ïî ñë³äîâ íîñ òåé âè êî ðèñ òî âóº òîé ôàêò, ùî çà âäÿ êè
êî ðîò êèì îë³ãî íóê ëå î òè äàì, øè ðî êî ïðåä ñòàâ ëå -
íèì ó ãå íîì³, ïî ñë³äîâí³ñòü ìຠñâ³é «ïî ðòðåò» àáî,
ñêîð³øå, ïî ÷åðê [25–29]. Çîê ðå ìà, Ðå âà [25] âïðî âà -
äèâ êîí öåïö³þ âè êî ðèñ òàí íÿ ïðîô³ëþ îë³ãî íóê ëå -
î òèä³â (oligonucleotide usage, OU) ³ äèñ òàíö³é (D)
ì³æ äâî ìà OU äëÿ âèç íà ÷åí íÿ òàê ñî íîì³÷íî¿ ïðè -
íà ëåæ íîñò³ áàê òåð³é ó ïðî áàõ ÄÍÊ. Ïî êà çà íî, ùî D
íå çà ëå æèòü â³ä äîâ æè íè ïî ñë³äîâ íîñò³ ÄÍÊ, îò æå,
OU-ïðîô³ë³ íåâ³äî ìèõ ïî ñë³äîâ íîñ òåé ìîæ íà
ïîð³âíþ âà òè ³ç ñòàí äàð òíè ìè, âè ðà õó âà íè ìè äëÿ
â³äî ìèõ ãå íîì³â áàê òåð³é. Çà äî ïî ìî ãîþ òåò ðà íóê -
ëå î òèä íèõ «ñë³â» ³äåí òèô³êó þòü ñÿ îêðåì³ ôðàã -
ìåí òè ÄÍÊ îäí³º¿ áàê òåð³¿, âè ëó ÷åí³ ³ç ñêëàä íî¿
ñóì³ø³ ÄÍÊ ïðè ðîä íî ãî çðàç êà, ³ ñêëà äà þòü ñÿ ó
øòó÷ íó ïî ñë³äîâí³ñòü, ÿêó âèç íà ÷à þòü ïðè
ïîð³âíÿíí³ ç â³äî ìè ìè ïî ñë³äîâ íîñ òÿ ìè. Äëÿ ³äåí -
òèô³êàö³¿ íåâ³äî ìèõ ïî ñë³äîâ íîñ òåé íå îáõ³äíî ìà -
202
ÎÂ×À ÐÅÍ ÊÎ Ë. Ï., ÊÎ ÇÈ ÐÎ ÂÑÜÊÀ Í. Î.
òè áà çó ïåâ íî¿ ê³ëüêîñò³ ñòàí äàð òíèõ òåò ðà íóê ëå î -
òèä íèõ ïà òåðí³â â³äî ìèõ ïî âíèõ ïî ñë³äîâ íîñ òåé
ãå íîì³â áàê òåð³é, ÿê³ çãðó ïî âà íî â ³ºðàðõ³÷íó ñèñ -
òå ìó çà äî ïî ìî ãîþ àë ãî ðèò ìó ãðó ïó âàí íÿ (hierar-
ch³cal grouping algorithm), ³ ïîð³âíþâàòè ïàòåðíè
íåâ³äîìî¿ ïîñë³äîâíîñò³ ç³ ñòàíäàðòíèìè
ïàòåðíàìè âèá³ðêè. Òàêà ñèñòåìè ³äåíòèô³êàö³¿
áàêòåð³é íå çàëåæèòü â³ä ðîçì³ðó áàçè äàíèõ.
Ôóíêö³îíàëü íèé àíàë³ç ì³êðîá íèõ ñï³ëüíîò.
Äëÿ âè ÿâ ëåí íÿ îêðå ìèõ àê òèâ íîñ òåé ì³êðî îð -
ãàí³çì³â (íà ïðèê ëàä, ë³ïàç íî¿ àê òèâ íîñò³ áàê òåð³é)
ó ïðè ðîä íî ìó çðàç êó íå îáõ³äíî ïðî à íàë³çó âà òè òè -
ñÿ÷³ êëîí³â, òî ìó ðîç ðîá ëÿ þòü ïðî äóê òèâí³ø³ ìå -
òî äè, í³æ ðó òèí íå ïå ðå áè ðàí íÿ êëîí³â. Íîâ³ ï³äõî -
äè äà þòü ìîæ ëèâ³ñòü âèç íà ÷à òè óòâî ðåí íÿ ïåâ íèõ
ìå òà áîë³ò³â áåç ïî ñå ðåä íüî ó êë³òè íàõ æè âèõ
îðãàí³çì³â.
Ãðó ïîþ Ãàí äå ëüñìà íà [30] ðîç ðîá ëå íî ñèñ òå ìó
âíóòð³øíüîêë³òèí íî ãî âè ÿâ ëåí íÿ ìà ëèõ ìî ëå êóë
çà äî ïî ìî ãîþ á³îñåí ñî ðà äëÿ ðî áî òè ç ìå òà ãå íîì -
íè ìè á³áë³îò å êà ìè. Òà êó ñèñ òå ìó ï³ä íà çâîþ
METREX (metabolite regulated expression), àáî
âíóòð³øíüîêë³òèí íî ãî åê ðà íó – óëîâ ëþ âà ÷à
(intracellular screen) ïî òð³áíèõ á³îìî ëå êóë, ñòâî ðå -
íî çà ïðè íöè ïîì äå òåêö³¿ ³íäóê òîð³â êâî ðóì-çà ëåæ -
íî¿ luxI-luxR ñèñ òå ìè çà äî ïî ìî ãîþ «ìî ëå êó ëÿð íî¿
ëàì ïè» – á³ëêà GFP. Ñåí ñîð ëî êàë³çî âà íî â E. ñoli,
õà çÿ¿í³ ìå òà ãå íîì íèõ êëîí³â, ñå ðåä ÿêèõ àê òèâí³
ìîæ íà âèç íà ÷à òè çà ôëó î ðåñ öåíö³ºþ êë³òèí.
METREX äîç âî ëÿº ³äåí òèô³êó âà òè øè ðî êå êî ëî
á³îëîã³÷íî àê òèâ íèõ ìî ëå êóë, ÿê³ ³íäó êó þòü êâî -
ðóì-ñåí ñèíã (³íäîê ñèë, àöèëü î âàí³ ãî ìî ñå ðèí ëàê -
òî íè, àí òèá³îò è êè) àáî ³íã³áó þòü öåé ïðî öåñ. Ç âè -
êî ðèñ òàí íÿì ñèñ òå ìè ôóíêö³îíàëü íî¿ ä³àã íîñ òè êè
METREX ó ´ðóíò³ Àëÿñêè çíàé äå íî íîâ³ ãå íè, ÿê³
êî äó þòü ³íäóê òî ðè êâî ðóì-çà ëåæ íî¿ luxI-luxR-ñèñ -
òå ìè, àëå íå ìà þòü ãî ìî ëî㳿 ç óæå îïè ñà íè ìè.
²íøó ñèñ òå ìó øâèä êî¿ ³äåí òèô³êàö³¿ êëîí³â ìå -
òà ãå íîì íèõ á³áë³îò åê, ÿê³ ìà þòü ïî òåíö³àë êà òà -
áîë³òíî¿ åêñïðåñ³¿ (SIGEX), ñòâî ðå íî Ó÷è ÿ ìà ç³
ñï³âàâò. [31]. Ó äà íî ìó ðàç³ ñóá ñòðàò âèñ òó ïàº
³íäóê òî ðîì åêñïðåñ³¿ çëèò òÿ ðå ïîð òåð íî ãî ãå íà, ùî
êî äóº GFP, ç îïå ðî íîì ãå íà, ÿêèé â³äñë³äêî âó þòü ó
á³áë³îò åö³. Ïî çè òèâí³ êëî íè ³äåí òèô³êó þòü çà äî -
ïî ìî ãîþ ñî ðòó âàí íÿ ôëó î ðåñ öåí òíî àê òè âî âà íèõ
êë³òèí.
Òåõ íî ëîã³ÿ ì³êðî à ðå¿â ÄÍÊ º îäí³ºþ ç íà é ïî -
òóæí³øèõ ó âèç íà ÷åíí³ ôóíêö³é ì³êðî îð ãàí³çì³â,
ÿêà äຠìîæ ëèâ³ñòü âèç íà ÷à òè îä íî ÷àñ íî àê -
òèâí³ñòü ãåí³â ìàé æå âñüî ãî ãå íî ìó ïåâ íî ãî
îðãàí³çìó ï³ä âïëè âîì á³îò è÷ íèõ àáî àá³îò è÷ íèõ
÷èí íèê³â [32]. Çàâ äàí íÿì ì³êðî à ðåé íî ãî àíàë³çó â
åêîô³ç³îëî㳿 º îä íî ÷àñ íå âèç íà ÷åí íÿ àê òèâ íîñò³
áà ãàòü îõ, ÿê ùî íå âñ³õ, ì³êðîá íèõ ïî ïó ëÿö³é ó ïðè -
ðîä íèõ ñï³ëüíî òàõ ïî â³äíî øåí íþ äî 䳿 ÷èí íèê³â
äîâê³ëëÿ. Öå ìîæ ëè âî âè êî íà òè, âè ÿâ ëÿ þ ÷è ì³ÐÍÊ
ó çðàç êàõ, ó ÿêèõ âî íà, îäíàê, íå ñòàá³ëüíà ³ íå ÷è -
ñåëü íà. ʳëüê³ñòü çîíä³â â àðå ÿõ äëÿ âèç íà ÷åí íÿ
ôóíêö³îíàëü íèõ ãåí³â (ÀÔÃ) îá ÷èñ ëþºòüñÿ äå ñÿò -
êà ìè ñî òåíü, âáè ðຠñå ðåä íèõ ð³çíî ìàí³òí³ êëþ -
÷îâ³ ãå íè öèê ëó àçî òó, ñ³ðêè, âóã ëå öþ, äåã ðà äàö³¿
îðãàí³÷íèõ ðå ÷î âèí, ñò³éêîñò³ äî ìå òàë³â òî ùî.
Çîí äà ìè ìî æóòü áó òè ÏËÐ-ïðî äóê òè êîí ñåð âà òèâ -
íèõ ä³ëÿ íîê öèõ ãåí³â àáî êî ðîòê³ îë³ãî íóê ëå î òè äè,
âè ãî òîâ ëåí³ íà îñíîâ³ ³íôîðìàö³¿ ïðî ö³ ãåíè.
Îñòàíí³ ìàþòü ïåâíó ïåðåâàãó, îñê³ëüêè
ñïðÿìîâàí³ íà äåòåêö³þ êîíêðåòíîãî ãåíà [33].
ìÐÍÊ, ÿêó ìîæ íà âèç íà ÷à òè ì³êðî à ðåé íèì
àíàë³çîì, íå äຠ³íôîð ìàö³¿ ùî äî òî ãî, êî ëè â³äáó -
âà ëà ñÿ åêñïðåñ³ÿ ïî òð³áíèõ ãåí³â: ó ìî ìåíò â³äáî ðó
çðàç êà ÷è ðàí³øå. Íåç âà æà þ ÷è íà òå, ùî òåðì³í
³íòàê òíîñò³ ìÐÍÊ êî ðîò êèé, â³äî ìî, ùî âî íà ³íêî -
ëè çáåð³ãàºòüñÿ ó äå ÿ êèõ çðàç êàõ (òêà íè íè ðîñ ëèí)
äî âîë³ äîâ ãî ³ öå ìî æå ïðè çâî äè òè äî îò ðè ìàí íÿ
ïî ìèë êî âî ãî ïî çè òèâ íî ãî ðå çóëü òà òó. Äëÿ îäåð -
æàí íÿ ïðàâ äè âî¿ ³íôîð ìàö³¿ ùî äî ô³ç³îëîã³÷íèõ
âëàñ òè âîñ òåé ì³êðî îð ãàí³çì³â ó ïðè ðîä íî ìó ñå ðå -
äî âèù³ â ðå àëü íî ìó ÷àñ³ íà ð³âí³ îäí³º¿ êë³òè íè ðîç -
ðîá ëå íî òàê³ òåõ íî ëî㳿, ÿê çîí äó âàí íÿ çðàç êà
ñòàá³ëüíè ìè ³çî òî ïà ìè, ôëó î ðåñ öåíòíà ã³áðè äè -
çàö³ÿ in situ (FISH) ³ êîìá³íî âà íèé ìå òîä FISH ³
ì³êðî àâ òî ðàä³îãðàô³¿ (FISH-MAR) [34–38]. Ìå òî äè
âèç íà ÷åí íÿ ôóíêö³îíàëü íî¿ àê òèâ íîñò³ áàê òåð³é
óð³çíî ìàí³òíþ þòü ñÿ çà ðà õó íîê ïîºäíàí íÿ òåõ íî -
ëî㳿 ì³êðî à ðå¿â ç âè êî ðèñ òàí íÿì ðàä³îàê òèâ íèõ
àáî ñòàá³ëüíèõ ³çî òîï³â, ÿêè ìè ì³òÿòü ñóá ñòðà òè
äëÿ áàê òåð³é [39]. ²çî òîïí³ ô³ëî ãå íå òè÷í³ îë³ãî íóê -
ëå î òèäí³ àðå¿ ì³ñòÿòü ñî òí³ çîíä³â äëÿ ã³áðè äè çàö³¿ ç
ðàä³îàê òèâ íîþ ðÐÍÊ, âèä³ëå íîþ ç ïðè ðîä íî ãî
çðàç êà, ó ÿêèé äî äà íî ì³÷å íó «íà æèâ êó» äëÿ áàê -
òåð³é, ³ çà ñòî ñî âó þòü äëÿ ìàñ øòàá íî ãî àíàë³çó âå -
ëè êèõ öå íîç³â. Ñï³ââ³äíî øåí íÿ ³íòåí ñèâ íîñò³ ôëó -
203
ÌÅ ÒÀ ÃÅ ÍÎÌ ÍÈÉ ÀÍÀË²Ç ÄËß Ì²ÊÐÎÁ Íί ÅÊÎ ËÎò¯ ² Á²ÎÒ ÅÕ ÍÎ ËÎò¯
î ðåñ öåíö³¿ ³ ð³âíÿ ðàä³îàê òèâ íîñò³ ó ì³ñö³ ã³áðè äè -
çàö³¿ äຠ³íôîð ìàö³þ ïðî òå, ÿê àê òèâ íî ïî ïó ëÿö³ÿ
îðãàí³çì³â, ÿêó ðåï ðå çåí òóº ì³÷å íà ôëó î ðåñö³þþ ÷à
ðÐÍÊ, ïî ãëè íຠì³òêó â ¿¿ ðÐÍÊ [39]. Ïåð ñïåê òè âà
çà ñòî ñó âàí íÿ ³çî òîï íèõ àðå¿â äëÿ àíàë³çó
á³îãåîõ³ì³÷íèõ ïðî öåñ³â, ÿê³ â³äáó âà þòü ñÿ çà ó÷àñò³
ì³êðî îð ãàí³çì³â ó ñêëàä íèõ ïðè ðîä íèõ ñï³ëüíî òàõ,
º áåç çà ïå ðå÷ íîþ ÷å ðåç òå, ùo ðàä³îàê òèâ íî ì³÷å íà
ðÐÍÊ ì³êðî îð ãàí³çì³â ó ñå ðå äî âèù³ ¿õíüî ãî ³ñíó -
âàí íÿ äຠàäåê âàòí³øó â³ä òðàíñ êðèï òî ìè ³ ïðî òå î -
ìè ³íôîð ìàö³þ ïðî àê òèâí³ñòü îðãàí³çìó, à òà êîæ
ïðî âçàºìîä³þ îñòàíí³õ íà ð³çíèõ ð³âíÿõ
îðãàí³çàö³¿. Âè ñî êà ïðî äóê òèâí³ñòü òåõ íî ëî㳿 ³
ìîæ ëèâ³ñòü ê³ëüê³ñíî¿ îö³íêè ô³ç³îëîã³÷íî¿ àê òèâ -
íîñò³ ì³êðî îð ãàí³çì³â, áå çó ìîâ íî, ðî áèòü ¿¿ îäíèì
³ç ë³äåð³â ó äîñë³äæåíí³ åêîô³ç³îëî㳿 ì³êðî îð -
ãàí³çì³â.
Ïî øóê ãåí³â äëÿ á³îò åõ íî ëîã³÷íî¿ ïðî ìèñ ëî -
âîñò³. Àíàë³ç ÷èñ òèõ êóëü òóð ́ ðóí òî âèõ ì³êðî îð -
ãàí³çì³â ïî êà çóº, ùî âî íè º íàä³éíèì äæå ðå ëîì àí -
òèá³îò èê³â, ë³ê³â, àí òè êàí öå ðî ãåí íèõ çà ñîá³â, ³ìó -
íî äåï ðå ñàíò³â òî ùî [40, 41]. Îêð³ì òî ãî, ´ðóíò º
í³øîþ ïðî äó öåíò³â ö³ííèõ äëÿ ïðî ìèñ ëî âîñò³ ôåð -
ìåíò³â òà á³îàê òèâ íèõ ìî ëå êóë. Ïî øóê íî âèõ
³íäèâ³äó àëü íèõ ãåí³â òà ö³ëèõ îïå ðîí³â, ùî êî äó -
þòü á³îñèí òå òè÷í³ øëÿ õè àáî øëÿ õè äåã ðà äàö³¿
ñêëàä íèõ ðå ÷î âèí, âå äåòü ñÿ ó ìå òà ãå íîì íèõ
á³áë³îò å êàõ, ñòâî ðå íèõ ³ç ÄÍÊ, âèä³ëå íî¿ ç ð³çíî -
ìàí³òíèõ ïðè ðîä íèõ çðàçê³â.
Ôåð ìåíòí³ ñèñ òå ìè E. ñoli – øòà ìó-ãîñ ïî äà ðÿ
á³ëüøîñò³ á³áë³îò åê äëÿ ôóíêö³îíàëü íî¿ ìå òà ãå -
íîì³êè, ÷àñ òî äî ñèòü ñèëü íî â³äð³çíÿ þòü ñÿ â³ä ìà -
òå ðè íñüêèõ äëÿ ïåâ íî¿ îäè íèö³ åêñïðåñ³¿. ×å ðåç öå
á³ëüø³ñòü ãåí³â íå åêñïðå ñó þòü ñÿ, àáî æ íå óòâî ðþ -
þòü ïî âíîö³ííî ãî ïðî äóê òó. Òî ìó ðîá ëÿòü ñÿ ñïðî -
áè âè êî ðèñ òàí íÿ ³íøèõ âèä³â, íà ïðèê ëàä, Bacillus
subtilis, Streptomyces lividans, Agrobacterium
tumefaciens, Pseudomonas putida äëÿ ñòâî ðåí íÿ
ôóíêö³îíàëü íèõ á³áë³îò åê [42].
Ô³ëî ãå íå òè÷ íèì àíàë³çîì ãåí³â 16S ðÐÍÊ òà
êîìá³íó âàí íÿì ôóíêö³îíàëü íî ãî àíàë³çó á³áë³îò åê
ñêëàä íèõ ́ ðóí òî âèõ ñï³ëüíîò ³ ïèò íî¿ âî äè, à òà êîæ
¿õ ñåê âå íó âàí íÿì âè ÿâ ëå íî ãå íè íå çâè÷ íèõ åñ òå ðàç,
âëàñ òèâ³ñòü ÿêèõ âèò ðè ìó âà òè âå ëèê³ çíà ÷åí íÿ ðÍ
íå êî ðåñ ïîí äóºòüñÿ ç óìî âà ìè ³ñíó âàí íÿ ì³êðî îð -
ãàí³çì³â – âëàñ íèê³â ãåí³â [43–46]. Äî ïå ðåë³êó
ö³ííèõ äëÿ ïðî ìèñ ëî âîñò³ á³îò åõ ïðî äóêò³â âõî äÿòü
ôåð ìåí òè äå ïîë³ìå ðè çàö³¿ ðîñ ëèí íèõ ïîë³ñà õà -
ðèä³â. Îäíèì ³ç òà êèõ ôåð ìåíò³â º àì³ëà çà, ùî ðîç -
êëà äຠêðîõ ìàëü, – ö³ííèé ôåð ìåíò, ÿêèé äî äà þòü ó
ìè þ÷³ çà ñî áè. Ç ìå òà ãå íî ìó ´ðóí òó âèä³ëå íî
äåê³ëüêà ãåí³â, ùî êî äó þòü àì³ëà çè ç íå çâè÷ íè ìè
àê òèâ íîñ òÿ ìè, îïòè ìàëü íè ìè àáî ïðè íèç ü êèõ, àáî
ïðè âè ñî êèõ ðÍ [47, 48]. Ìàí³ïó ëþ âàí íÿ ãå íà ìè
äîç âî ëèòü êî íñòðó þ âà òè øòà ìè ì³êðî îð ãàí³çì³â
äëÿ âè ðîá íèö òâà ôåð ìåíò³â ç ïî òð³áíè ìè âëàñ òè -
âîñ òÿ ìè. Öå ëþ ëî çà – íà é ïî øè ðåí³øèé ðîñ ëèí íèé
ïîë³ìåð íà ïëà íåò³, à öå ëþ ëà çà – îäèí ³ç ôåð ìåíò³â,
ÿêèé éî ãî ã³äðîë³çóº. Ïî øó êè íî âèõ ãåí³â öå ëþ ëàç
ÿê ó çâè ÷àé íèõ ñå ðå äî âè ùàõ, òàê ³ â åêñòðå ìàëü íèõ
ïî êà çà ëè ãå íå òè÷ íå ð³çíî ìàí³òòÿ ãåí³â, ùî ¿õ êî äó -
þòü, à òà êîæ âèç íà ÷è ëè õà ðàê òå ðèñ òè êè ôåð ìåíò³â,
íå îáõ³äí³ äëÿ ïðî ìèñ ëî âî ãî âè ðîá íèö òâà [49, 50].
Õ³òèí º äðó ãèì çà ðîç ïîâ ñþä æåí íÿì ïðè ðîä íèì
ïîë³ìå ðîì ï³ñëÿ öå ëþ ëî çè, ïðî ìèñ ëî âî ö³ííó õ³òè -
íà çó çíàé äå íî ó ìå òà ãå íîì³ ìî ðñüêî ãî âîä íî ãî ñå -
ðå äî âè ùà [51, 52]. Âàæ ëè âèì ó ãîñ ïî äàðñüê³é
ä³ÿëü íîñò³ º ôåð ìåíò êñè ëà íà çà/êñè ëî çè äà çà, ãå íè
ÿêî ãî çíà õî äÿòü ó íå çâè÷ íèõ ñå ðå äî âè ùàõ, äå
â³äáó âàºòüñÿ ðîç ùåï ëåí íÿ ðîñ ëèí íèõ ðåøòê³â: êè -
øå÷ íèê êî ìàõ, â³äñò³éíè êè ìî ëî÷ íèõ ôåðì òî ùî.
Çîê ðå ìà, ÷î òè ðè êñè ëà íà çè, âè ÿâ ëåí³ ó ìå òà ãå íîì³
êî ìà õè, â³äð³çíÿ þòü ñÿ òèì, ùî ïðî äó êó þòü
óí³êàëüí³ ïðî äóê òè ã³äðîë³çó ³ ô³ëî ãå íå òè÷ íî äèñ -
òàíö³þþòü ñÿ â³ä ³íøèõ â³äî ìèõ àíà ëîã³÷íèõ ôåð -
ìåíò³â, ùî ñâ³ä÷èòü ïðî ¿õíþ íå çà ëåæ íó åâî ëþö³þ
[53, 54]. Àãàðàçè òà êîæ ïî òðà ïè ëè ó ôî êóñ á³îò åõ -
íî ëîã³÷íî¿ ïðî ìèñ ëî âîñò³, òî ìó ¿õí³ ãå íè º
îá’ºêòîì ïî øó êó â ìå òà ãå íî ìàõ ð³çíèõ ñå ðå äî âèù.
Ôåð ìåíò àãà ðà çà ðîç êëà äຠïîë³ìåð àãàð, êîì ïî -
íåíò ìî ðñüêèõ âî äî ðîñ òåé, òî ìó ðàí³øå ââà æà ëè,
ùî â³í çóñòð³÷àºòüñÿ ëè øå ó ìî ðñüêèõ ñå ðå äî âè -
ùàõ. Ïðî òå ìå òà ãå íîì íèé àíàë³ç ´ðóí òî âèõ
ñï³ëüíîò ì³êðî îð ãàí³çì³â ïî êà çàâ íà ÿâí³ñòü ó íèõ
öüî ãî ôåð ìåí òó [47]. Çà ãà ëîì âàð òî çà çíà ÷è òè, ùî
´ðóí òîâ³ ìå òà ãå íî ìè º íà é ïåð ñïåê òèâí³øè ìè äæå -
ðå ëà ìè íî âèõ ãåí³â.  îä íî ìó ìå òà ãå íîì íî ìó ïðî -
åêò³ ³äåí òèô³êî âà íî íèç êó ïåð ñïåê òèâ íèõ äëÿ ïðî -
ìèñ ëî âîñò³ àãà ðàç íèõ ãåí³â, à òà êîæ âè ÿâ ëå íî ãå íè,
ÿê³ êî äó þòü ôåð ìåí òè àì³äà çó (amiA), äâ³ öå ëþ ëà çè
(gnuB ³ uvs080), àì³ëà çó (amyA), äâ³ ïåê òàòë³àçè
(pelA òà uvs119), êëàñ òåð äâîõ ë³ïàçíèõ ãåí³â [47].
204
ÎÂ×À ÐÅÍ ÊÎ Ë. Ï., ÊÎ ÇÈ ÐÎ ÂÑÜÊÀ Í. Î.
Îäíàê íå ìåíø ïåðñïåêòèâíèìè äæåðåëàìè ãåí³â,
ùî êîäóþòü ôåð ìåí òè äå ïîë³ìåðèçàö³¿
ïîë³ñàõàðèä³â, º ì³êðîá³îòà êè øå÷ íè êà òâàðèí ³
ëþäèíè. Ôåðìåíòè äåãðàäàö³¿ ðîñëèííî¿ ñèðîâèíè
(ãåì³öåëþëîçè, êñèëàçè, êñè ëà íà çè, àðàá³íî ôó ðà -
íî çè äà çè, ãëþêóðîí³äàçè òà ³í., à òàêîæ
ë³ãí³íïåðîêñèäàçè, ëàêàçè òîùî) áàêòåð³é
çàçíà÷åíî¿ åêîñèñòåìè ìîæíà çàñòîñîâóâàòè â
ïðîìèñëîâîñò³ [55, 56].
Ô³òà çà – ôåð ìåíò, â³äïîâ³äàëü íèé çà ì³íå -
ðàë³çàö³þ ôîñ ôî ðó, éî ãî âè êî ðèñ òî âó þòü ó
ñ³ëüñüêî ìó ãîñ ïî äàðñòâ³ äëÿ êîð ìó ïòàõ³â, ÿê³ ñïî -
æè âà þòü ì³íå ðàëüí³ ãðà íó ëè ³ íå ìà þòü ôåð ìåíò³â,
ùîá ¿õ ïå ðå òðà âè òè. Ó ïðè ðîä³ ô³òà çè â³ä³ãðà þòü
êëþ ÷î âó ðîëü ó êðó ãî îá³ãó ôîñ ôî ðó. Á³î³íôîð ìà -
òè÷í³ äîñë³äæåí íÿ ïî âíèõ ãå íîì³â ì³êðî îð ãàí³çì³â
³ ìå òà ãå íîì³â äîâê³ëëÿ ó NCBI òà ³íøèõ áà çàõ äà -
íèõ äîç âî ëè ëè âèç íà ÷è òè ðîç ïîâ ñþä æåí íÿ ÷î -
òèðüîõ êëàñ³â ô³òàç ó ì³êðîá íî ìó ñâ³ò³; b-ô³òà çè
çóñòð³÷à þòü ñÿ ó âîä íèõ îðãàí³çì³â, à òà êîæ ó ´ðóí -
òî âèõ ì³êðîá³â òà àñîö³éî âà íèõ ç ðîñ ëè íà ìè áàê -
òåð³é. Ãå íè, ùî êî äó þòü ô³òà çè, ³ñíó þòü àáî ÿê íå -
çà ëåæí³ îäè íèö³, àáî ò³ñíî àñîö³éî âàí³ â îïå ðî íàõ ç
TonB-çà ëåæ íè ìè ðå öåï òîð-ïîä³áíè ìè ãå íà ìè ³,
ìîæ ëè âî, â³ä³ãðà þòü ïåâ íó ðîëü ó öèêë³ ïå ðå òâî -
ðåí íÿ ôîñôîðó ³ çàë³çà ó ´ðóíòîâèõ ³ âîäíèõ
óãðóïîâàííÿõ ì³êðîîðãàí³çì³â [57].
Ìå òà ãå íîì³êó âè êî ðèñ òî âó þòü äëÿ âè ÿâ ëåí íÿ
íî âèõ ãåí³â á³îñèí òå çó á³îò è íó òà â³òàì³íó Ñ [58,
59]. Äåê³ëüêà ìå òà ãå íîì íèõ á³áë³îò åê ïðî ñêà íî âà -
íî ó ïî øó êàõ ãåí³â á³îñèí òå çó á³îò è íó, ÿê³ çíàé äå -
íî â êîñì³äíî ìó áàí êó ãåí³â, ñòâî ðå íî ìó ç ìå òà ãå -
íî ìó ë³ñî âî ãî ´ðóí òó [58]. Ãå íè, â³äïîâ³äàëüí³ çà
ñèí òåç ïî ïå ðåä íèê³â â³òàì³í³â ãðó ïè Â, âè ÿâ ëå íî ó
ì³êðîá³îì³ êèøå÷íèêà çäîðîâî¿ ëþäèíè [57].
Äå ÿê³ õ³ì³÷í³ ïðî öå ñè ïî òðå áó þòü áà ãà òî âèò -
ðàò íî¿ åíåð㳿 òà øê³äëè âèõ óìîâ ïðàö³, íà ïðèê ëàä,
õ³ì³÷íèé ã³äðîë³ç í³òðèë³â. Òàê³ ïðî öå ñè ó âè ðîá -
íèöòâ³ õ³ì³÷íèõ ðå ÷î âèí óñï³øíî çàì³íþ þòü âè êî -
ðèñ òàí íÿì á³îò åõ íî ëîã³÷íèõ ïðî äóêò³â – á³îêà -
òàë³çà òîð³â. ͳòðè ëîã³äðà òà çó çà ñòî ñî âó þòü äëÿ âè -
ðîá íèö òâà àê ðè ëàì³äó òà ñèí òå çó â³òàì³íó
í³êî òè íàì³äó. ͳòðè ëà çè º ð³äê³ñíè ìè ó ãå íî ìàõ
ì³êðî îð ãàí³çì³â, òî ìó «ïî ëþ âàí íÿ» çà ¿õí³ìè ãå íà -
ìè º ðó òèí íîþ ðî áî òîþ. Äâà ïîâ³äîì ëåí íÿ ïðî
ñêðèí³íã í³òðè ëàç ó ãå íî ìàõ ì³êðî îð ãàí³çì³â ³ç
äîâê³ëëÿ ñâ³ä÷àòü ïðî âèä³ëåí íÿ ãåí³â 337 íî âèõ
ôåð ìåíò³â í³òðè ëàç [60, 61]. Ãë³öå ðîëã³äðà òà çà êà -
òàë³çóº ïå ðå òâî ðåí íÿ ãëþ êî çè ó 1,3-ïðî ïàíä³îë,
êëþ ÷î âó ðå ÷î âè íó ó ñèí òåç³ ïîë³åñ òåð íî ãî âî ëîê -
íà, ïîë³óðå òà íó òà öèêë³÷íèõ îðãàí³÷íèõ ðå ÷î âèí.
Ìå òà ãå íîì íèé àíàë³ç ïðè ðîä íèõ ì³êðîá íèõ
ñï³ëüíîò íà ïðè ñóòí³ñòü òà êî ãî âàæ ëè âî ãî äëÿ ïðî -
ìèñ ëî âîñò³ ôåðìåíòó çàâåðøèâñÿ âèä³ëåííÿì
êëîíó, ÿêîìó ïðèòàìàííà êàòàë³òè÷íà àêòèâí³ñòü ³
ñòàá³ëüí³ñòü ïðîäóêòó [62].
Îêñè äî ðå äóê òà çè â³ä³ãðà þòü ñóòòºâó ðîëü ó
ïðî ìèñ ëî âî ìó âè ðîá íèöòâ³ øè ðî êî ãî êî ëà á³îò åõ -
ïðî äóêò³â: åô³ð³â, îðãàí³÷íèõ êèñ ëîò, àì³íî êèñ ëîò,
ñïèðò³â. Ëà êà çè (EC 1.10.3.2) îêèñ íþ þòü áà ãà òî
ñïî ëóê ôå íîëü íî¿ ³ íå ôå íîëü íî¿ ïðè ðî äè, ó òî ìó
÷èñë³ ôàð áè, ïîë³öèêë³÷í³ àðî ìà òè÷í³ âóã ëå âîäí³,
ïåñ òè öè äè, à òà êîæ áå ðóòü ó÷àñòü ó ðå àêö³ÿõ ïîë³- ³
äå ïîë³ìå ðè çàö³¿, ìå òè ëþ âàí íÿ–äå ìå òè ëþ âàí íÿ,
òî ìó âî íè º îñîá ëè âî ö³ííè ìè äëÿ ïðî ìèñ ëî âîñò³ ³
îõî ðî íè äîâê³ëëÿ [63]. Ó ìå òà ãå íîì íèõ áàí êàõ
ÄÍÊ, ñêî íñòðó éî âà íèõ ³ç âè êî ðèñ òàí íÿì çáà ãà ÷åí -
íÿ ïî ñë³äîâ íîñ òåé, çíà õî äÿòü íå îáõ³äí³ á³îêà -
òàë³çà òî ðè [60]. Òàê, ïðî òå à çè – ôåð ìåí òè ã³äðîë³çó
á³ëê³â – º íå çàì³ííè ìè ó âè ðîá íèöòâ³ äå òåð ãåíò³â òà
õàð ÷îâ³é ïðî ìèñ ëî âîñò³, òî ìó ïî øóê ¿õí³õ íî âèõ
àê òèâ íèõ ôîðì º íà ãàëü íîþ ïðî áëå ìîþ á³îò åõ íî -
ëîã³÷íî¿ ïðî ìèñ ëî âîñò³. [64]. Ó ìå òà ãå íîì íî ìó
äîñë³äæåíí³ äîâê³ëëÿ çíàé äå íî 4-ã³äðîê ñè áó òè ðàò -
äåã³äðî ãå íà çè, ÿê³ áåðóòü ó÷àñòü ó ìåòàáîë³çì³
ïîë³-3-ã³äðîêñèáóòèðàòó – ðå÷îâèíè, ÿêó ïðî ãíî çó -
þòü çàñòîñîâóâàòè çàì³ñòü âèêîïíîãî ïàëüíîãî
[65].
Íàé øâèä øè ìè òåì ïà ìè âå äåòü ñÿ ïî øóê íî âèõ
ë³ê³â, îñîá ëè âî àí òèá³îò èê³â, ÿê³ ïðî áó þòü çíàé òè
ïî âñþä íî, â îñíîâ íî ìó, ó ´ðóí òî âèõ ñï³ëüíî òàõ.
Ðîç ìà¿ò òÿ ãåí³â íî âèõ àí òèá³îò èê³â âè ÿâ ëÿ þòü ïðè
ðå òåëü íî ìó äîñë³äæåíí³ ìå òà ãå íîì íèõ á³áë³îò åê
[66]. Ó ́ ðóí òàõ Àëÿñêè º ì³êðî îð ãàí³çìè, ÿê³ â ñâî¿õ
ãå íî ìàõ ìà þòü ãå íè b-ëàê òàì íèõ àí òèá³îò èê³â,
ïðî òå ð³âåíü ãî ìî ëî㳿 ç â³äêðè òè ìè ðàí³øå ñêëà äàº
óñüî ãî 40–60 %. Äå ÿê³ ç íî âèõ ãåí³â àí òèá³îò èê³â íå
åêñïðå ñó þòü ñÿ â E. coli, òî ìó á³áë³îò å êè ï³äòðè ìó -
þòü ó ñòðåï òîì³öå òàõ.
Âàð òî çà çíà ÷è òè, ùî ïî øóê íî âèõ ãåí³â ó
äîâê³ëë³ òðà äèö³éíè ìè ³íñòðó ìåí òà ìè ãå íîì³êè ³
ìå òà ãå íîì³êè ³íêî ëè íå ïðè çâî äèòü äî óñï³õó ÷å ðåç
205
ÌÅ ÒÀ ÃÅ ÍÎÌ ÍÈÉ ÀÍÀË²Ç ÄËß Ì²ÊÐÎÁ Íί ÅÊÎ ËÎò¯ ² Á²ÎÒ ÅÕ ÍÎ ËÎò¯
íèç ü êó ãî ìî ëîã³þ ãåí³â. Òàê, íà ìà ãàí íÿ çíàé òè íîâ³
äåã³äðî ãå íà çè çàâäÿêè àìïë³ô³êàö³¿ ãî ìî ëîã³÷íèõ
ïî ñë³äîâ íîñ òåé ó ÄÍÊ, âèä³ëå íî¿ ç ïðè ðîä íî ãî ñå -
ðå äî âè ùà, íå äî ñÿã ëè ìå òè [65]. Ùîá ³äåí òèô³êó âà -
òè íå îáõ³äí³ ôåð ìåí òè â íà âêî ëèø íüî ìó ïðè ðîä -
íî ìó ñå ðå äî âèù³ çà ñòî ñî âó þòü ïðî òå îì íèé àíàë³ç,
ÿêèé áà çóºòüñÿ íà ïîïåðåäíüîìó äîñâ³ä³ âèâ÷åííÿ
ìåòàáîë³÷íèõ øëÿõ³â ì³êðîîðãàí³çì³â.
Ìå òà ãå íîìí³ ïðî åê òè íà îñíîâ³
«shotgun»-ñåêâå íó âàí íÿ ì³êðîá íèõ ñï³ëüíîò.
Ïðî åê òè ïðÿ ìî ãî «shotgun»-ñåê âå íó âàí íÿ ÄÍÊ
ñï³ëüíîò ì³êðî îð ãàí³çì³â ïåâ íèõ åêî ñèñ òåì ñòà ëè
ðå àëüí³ñòþ ï³ñëÿ ââå äåí íÿ ó ïðàê òè êó ìå òîä³â
øâèä êî ãî âèç íà ÷åí íÿ ïî ñë³äîâ íîñ òåé ÄÍÊ. Ïåðø³
ïðî åê òè ñåê âå íó âàí íÿ ìå òà ãå íîì³â äîâê³ëëÿ
ëîã³÷íî áó ëî ïî ÷è íà òè ³ç ïðî ñòî îðãàí³çî âà íèõ åêî -
ñèñ òåì. Òà êè ìè º ñèñ òå ìè, ùî ìà þòü íèç ü êèé
ð³âåíü äîñ òóï íèõ îðãàí³÷íèõ ðå ÷î âèí, ÿêè ìè,
éìîâ³ðíî, æè âèòü ñÿ, á³ëüø³ñòü ì³êðî îð ãàí³çì³â,
àáî åêñòðå ìàëüí³ óìî âè ³ñíó âàí íÿ, ÿê³ îá ìå æó þòü
ð³çíî ìàí³òòÿ ì³êðîá³â ³ íàä à þòü ïå ðå âà ãó ò³ëüêè
ïðè ñòî ñî âà íèì âèäàì.
Ìå òà ãå íîì áàê òåð³é ³ àð õå¿â Ñàð ãà ñî âî ãî ìî ðÿ
(Àòëàíòè÷íèé îêå àí, íå ïî äàë³ê Áåð ìóä³â) ç á³äíèì
âì³ñòîì ïî æèâ íèõ ðå ÷î âèí îá ðà íî äëÿ ñåê âå íó âàí -
íÿ ó ïåð øî ìó ìàñ øòàá íî ìó ïðî åêò³ Âåí òå ðà ç êî ëå -
ãà ìè (2004) [67] . Óâà ãó áó ëî ñôî êó ñî âà íî íà ì³êðî -
îð ãàí³çìàõ, â³ä³áðà íèõ ç âî äè çà äî ïî ìî ãîþ
ô³ëüòð³â ç ðîçì³ðà ìè ïîð â³ä 0,8 äî 0,1 ìêì. Âèä³ëå -
íó ÄÍÊ ïîäð³áíþ âà ëè ðåñ òðèê òà çà ìè íà ôðàã ìåí -
òè ïåâ íî ãî ðîçì³ðó, ÿê³ äàë³ ñåê âå íó âàëè (6,3 ìëðä
ï. í.) ³ âèç íà ÷åí³ ïî ñë³äîâ íîñò³ çáè ðà ëè, ïîºäíó þ ÷è
ê³íö³ çà äî ïî ìî ãîþ ïî òóæ íî¿ êîì ï’þ òåð íî¿ ïðî -
ãðà ìè. Ïðî òå ïî ëî âè íó ³ç 7,7 ìëí âèç íà ÷å íèõ ïî -
ñë³äîâ íîñ òåé ôðàã ìåíò³â ÄÍÊ ðå êî íñòðó þ âà òè ïî -
êè ùî íå âäà ëî ñÿ, â³ðîã³äíî, ç òåõí³÷íèõ ïðè ÷èí.
Äâà ìå òî äè àíàë³çó âè êî ðèñ òà íî äëÿ ³äåí òèô³êàö³¿
ðîç ìà¿ò òÿ ì³êðî îð ãàí³çì³â Ñàð ãà ñî âî ãî ìî ðÿ: ìî ëå -
êó ëÿð íà ô³ëî ãåí³ÿ íà îñíîâ³ 16S ðÐÍÊ [67, 68] òà
ìíî æèíí³ á³ëêîâ³ ìàð êåðí³ ãå íè ó ïîºäíàíí³ ç ìå -
òî äîì 16S ðÐÍÊ [69] äëÿ òî÷í³øî ãî àíàë³çó, à òà -
êîæ ê³ëüê³ñíî ãî âèç íà ÷åí íÿ ñêëà äó ì³êðîá íèõ
ñï³ëüíîò îêå à íó. Çàâ äÿ êè öèì ï³äõî äàì çíàé äå íî
1,2 ìëí â³äêðè òèõ ðà ìîê ç÷è òó âàí íÿ (ÂÐÇ), 1633
ðè áî òè ïè ç 1800 ô³ëî òèï³â, äî äàò êîâ³ ç ÿêèõ âè ÿâ -
ëå íî êîìá³íî âà íèì ìå òî äîì. 148 âèä³â ì³êðî îð -
ãàí³çì³â ³äåí òèô³êî âà íî ÿê íîâ³. 782 ÂÐÇ ìà ëè
âè ñî êèé ð³âåíü ãî ìî ëî㳿 ç ãå íà ìè, ÿê³ êî äó þòü
ïðî òî ðî äîï ñè íè – ôî òî ðå öåï òî ðè äëÿ âè ðîá ëåí íÿ
åíåð㳿 ì³êðîáíèìè àáîðèãåíàìè îêåàíó.
Âñòàíîâëåíî âèùèé, í³æ î÷³êóâàëîñÿ, ð³âåíü
ðîçìà¿òòÿ ïîñë³äîâíîñòåé â³ðóñíîãî ïîõîäæåííÿ,
ùî ñâ³ä÷èòü ïðî øèðîêå ðîçïîâñþäæåííÿ â³ðóñ³â â
îêåàí³÷íèõ âîäàõ.
Äîñë³äæåí íÿ ìî ðñüêèõ ÄÍÊ-âì³ñíèõ â³ðóñ³â.
Ó 2006 ðîö³ ïðî âå äå íî øè ðî êî ìàñ øòàá íå ìå òà ãå -
íîì íå äîñë³äæåí íÿ, ãî ëîâ íîþ ìå òîþ ÿêî ãî áó ëî
âèâ ÷åí íÿ îêå àí³÷íèõ â³ðóñ³â [70]. Ïðî áè â³äáè ðà ëè
â ÷î òèðü îõ ì³ñöÿõ: ó Ñàð ãà ñî âî ìó ìîð³, Ìåê ñè -
êàíñüê³é çà òîö³, á³ëÿ óçáå ðåæ æÿ Áðè òà íñüêî¿ Êî -
ëóì᳿ òà ï³âí³÷íî¿ Êà íà äè ³ Àëÿñêè. Âñüî ãî íà
ð³çíèõ ãëè áè íàõ âçÿ òî 183 ïðî áè. ³ðóñí³ ÷àñ òêè
â³äô³ëüòðó âà ëè ³ âèä³ëè ëè ç íèõ ÄÍÊ. Çà ãà ëîì
â³äñåê âå íî âà íî 1768297 ôðàã ìåíò³â, à ñå ðåä íÿ äîâ -
æè íà ¿õ ñòà íî âèòü 100 ï. í. ϳä ÷àñ àíàë³çó îò ðè ìà -
íî âå ëè êó ê³ëüê³ñòü êî ðèñ íèõ äà íèõ. Íàé âàæ -
ëèâ³øèì â³äêðèò òÿì ñòà ëî òå, ùî 91 % ïî ñë³äîâ -
íîñ òåé íà ëå æàòü íåâ³äî ìèì ðàí³øå âè äàì, à
á³ëüø³ñòü ñå ðåä âèä³â ñêëà äà þòü ÄÍÊ-âì³ñí³ ôà ãè
ö³àíî áàê òåð³é. Äî öüî ãî äîñë³äæåí íÿ íå áó ëî â³äî -
ìî ïðî ³ñíó âàí íÿ ìî ðñüêèõ â³ðóñ³â, ùî ì³ñòÿòü îä -
íî ëàí öþ ãî âó ÄÍÊ. Ó ðå çóëü òàò³ äà íî ãî äîñë³äæåí -
íÿ çíàé äå íî òàê³ â³ðó ñè, ³ âî íè íà ëå æàòü äî ðî äè íè
Microviridae. Âñüî ãî æ ïî çà âåð øåíí³ äîñë³äæåí íÿ
â÷å íè ìè ïå ðå äáà ÷å íî ³ñíó âàí íÿ íå ìåí øå ê³ëüêîõ
ñî òåíü òè ñÿ÷ âèä³â â³ðóñ³â ó Ñâ³òî âî ìó îêå àí³.
Ðå êî íñòðóêö³ÿ ì³êðîá íî¿ ñï³ëüíî òè ³ç çà êèñ -
íå íèõ øàõ òíèõ äðå íàæ íèõ âîä. ²íøîþ ñïðî áîþ
ðå êî íñòðó þ âà òè ïðè ðîä íó ì³êðîá íó ñï³ëüíî òó
ïðî ñòî¿ åêî ñèñ òå ìè ñòàâ ïðî åêò ñåê âå íó âàí íÿ ìå òà -
ãå íîì íî¿ á³áë³îò å êè ïðî êàð³îò³â-åêñòðå ìîô³ë³â, ÿê³
óòâî ðþ þòü á³îïë³âêó ó çà êè ñíå íèõ äðå íàæ íèõ âî -
äàõ çàë³çî ðóä íèõ øàõò. Ó ïðî öåñ³ îêèñ íåí íÿ çàë³çà
âèä³ëÿºòüñÿ åíåðã³ÿ, äîñ òàò íÿ äëÿ æèòòºä³ÿëü íîñò³
òà êèõ õå ìîë³òîò ðîô³â, ÿê Leptospirillum ferrooxi-
dans òà Acidithiobacillus ferrooxidans. Íàé ïî øè -
ðåí³øîþ ñïî ëó êîþ çàë³çà º ï³ðèò (FeS2), îêèñ íåí íÿ
ÿêî ãî ñïðè ÷è íÿº âèâ³ëüíåí íÿ ñóëü ôà òó (SO4
2–) òà
óòâî ðåí íÿ ñ³ð÷à íî¿ êèñ ëî òè, ÿêà çíè æóº âå ëè ÷è íó
ðÍ.
Ìå òà ãå íîì íèì àíàë³çîì á³îïë³âêè ç êî ïàëüí³ ó
Çàë³çí³é ãîð³ (Êàë³ôîðí³ÿ, ÑØÀ) âèç íà ÷å íî ñòðóê -
206
ÎÂ×À ÐÅÍ ÊÎ Ë. Ï., ÊÎ ÇÈ ÐÎ ÂÑÜÊÀ Í. Î.
òó ðó ñï³ëüíî òè ç òðüîõ áàê òåð³éíèõ òà òðüîõ àð õåé -
íèõ âèä³â, ùî äîç âî ëè ëî çìî äå ëþ âà òè ìå òà áîë³÷í³
ïðî öå ñè, ÿê³ â³äáó âà þòü ñÿ ó ì³êðî å êî ñèñ òåì³
âíóòð³øí³õ øàõ òíèõ âîä [71]. Ìàé æå ïî âí³ñòþ áó -
ëî ðå êî íñòðó éî âà íî ïî âíèé ãå íîì Leptospirillum
ãðó ïè ²² òà Ferroplasma òè ïó ²².  îäí³º¿ ç áàê òåð³é,
Leptospirillum ãðó ïè ²²², çíàé äå íî íåâ³äîì³ ãå íè
àçîòô³êñàö³¿ ç íå çâè÷ íîþ í³òðî ãå íà çîþ. Ïðî òå îì -
íèé àíàë³ç á³ëê³â, âèä³ëå íèõ ç ö³º¿ ñï³ëüíî òè, âè ÿ -
âèâ íî âèé á³ëîê, ïðè ÷åò íèé äî îêèñ íåí íÿ çàë³çà.
Ïîºäíàí íÿ ïðî òå îì íî ãî àíàë³çó ç ìå òà ãå íîì íèì
äî ïî ìîã ëî ³äåí òèô³êó âà òè öåé á³ëîê ó
Leptospirillum ãðó ïè ²² òà âñòà íî âè òè éî ãî ïðè íà -
ëåæí³ñòü äî ñ-òè ïó öè òîõ ðî ìó [72].
Ìå òà ãå íîì íèé àíàë³ç ´ðóí òî âèõ ì³êðîá íèõ
ñï³ëüíîò. ¥ðóí òîâ³ ñï³ëüíî òè º äó æå ñêëàä íè ìè,
âè õî äÿ ÷è ç³ ñòðóê òó ðè ´ðóí òó òà éî ãî ô³çè -
êî-õ³ì³÷íèõ âëàñ òè âîñ òåé. ¯õíÿ æèòòºâà ñïðî -
ìîæí³ñòü çà ëå æèòü â³ä ïðè ñóò íîñò³ ìàê ðî îð -
ãàí³çì³â ó ñèñ òåì³ òà â³ä àá³îò è÷ íèõ ÷èí íèê³â, òà -
êèõ ÿê âî äà, êè ñåíü, ðÍ, òåì ïå ðà òó ðà òî ùî, ÿê³
êî ëè âà þòü ñÿ óïðî äîâæ äî áè òà ñå çîí³â. Óñ³ ö³ ôàê -
òî ðè ðàç îì ñòâî ðþ þòü íà ëåæí³ óìî âè äëÿ ðîç âèò êó
ðîç ìà¿ò òÿ ì³êðîñ êîï³÷íèõ îðãàí³çì³â. Çà îö³íêà ìè
äîñë³äíèê³â, 1 ã íà òèâ íî ãî ´ðóí òó ì³ñòèòü ïî íàä
ì³ëüÿðä ì³êðîñ êîï³÷íèõ êë³òèí, ïðåä ñòàâ ëå íèõ
1 ìëí ð³çíèõ ãå íî òèï³â [73, 74]. Ó ïîð³âíÿíí³ ç öè ìè
äà íè ìè çà ãàëü íà ê³ëüê³ñòü â³äî ìèõ êóëü òè âî âà íèõ
ì³êðî îð ãàí³çì³â ñòà íî âèòü 0,1–1,0 % ³ñíó þ ÷èõ
ì³êðî îð ãàí³çì³â.
Íèí³ ñêî íñòðó éî âà íî ìå òà ãå íîìí³ á³áë³îò å êè ç
ð³çíî ìàí³òíèõ ´ðóíò³â ëóê, ïà ñî âèù, ë³ñ³â, àã ðî öå -
íîç³â [74–76]. Ïðîá ëå ìè ¿õíüîãî àíàë³çó ïî â’ÿ çàí³
³ç ñêëàä íîþ ñòðóê òó ðîþ ñï³ëüíîò. Íàï ðèê ëàä,
á³áë³îò å êà ì³êðîá íèõ ãå íîì³â ́ ðóí òó ç ôåð ìè øòà òó
̳ííå ñî òà ì³ñòèòü ïðè áëèç íî 5 òèñ. âèä³â ³ 104–105
øòàì³â, ïðî òå 150 òèñ. îêðå ìî ïðî ÷è òà íèõ ôðàã -
ìåíò³â ïî ñë³äîâ íîñ òåé ÄÍÊ íå ìîæ ëè âî ïî êè ùî
ñêëàñ òè ó çíà ÷óù³ ïî ñë³äîâ íîñò³ [77]. Àíàë³ç
á³áë³îò å êè in silico ïî êà çàâ, ùî ç â³äî ìèõ ãåí³â ïå -
ðå âà æà þòü ÂÐÇ, ÿê³ êî äó þòü öå ëîá³îçî ôîñ ôî ðè ëà -
çó, ùî ðîç êëà äຠðîñ ëèíí³ çà ëèø êè ó ´ðóíò³. Çà ãà -
ëîì ó ñï³ëüíîò³ äîì³íó þòü íå³íäåí òèô³êî âàí³ ÂÐÇ.
Ìå òà ãå íîì íèé àíàë³ç ì³êðîá íèõ ñï³ëüíîò
êè øå÷ íè êà ëþ äè íè. ̳êðîô ëî ðà âè êî íóº áà ãà òî
êî ðèñ íèõ ôóíêö³é â îðãàí³çì³, ïî â’ÿ çà íèõ ç òðàâ -
ëåí íÿì ³ çà õèñ òîì â³ä ïà òî ãåí³â, îäíàê, ç ³íøî ãî áî -
êó, äå ÿê³ õâî ðî áè, òàê³ ÿê ðàê øëóí êó, ë³ìôî ìà
ë³ìôî¿ äíî¿ òêà íè íè, íå êðî òè÷ íèé åí òå ðî êîë³ò, òà -
êîæ ïî â’ÿ çó þòü ç ì³êðîá³îòîþ òðàâ íî ãî òðàê òó [78,
79]. Á³ëüø³ñòü ïðåä ñòàâ íèê³â ì³êðîá³îòè ëþ äè íè º
íå êóëü òè âî âà íè ìè [80]. Íà ñüî ãîäí³ íåâ³äîì³ ñïî -
ñî áè êóëü òè âó âàí íÿ çáóä íèê³â òà êèõ çà õâî ðþ âàíü,
ÿê ñèô³ë³ñ, ïà ðî äîí òîç, ã³íã³â³ò òà ³í. [81, 82]. Ãå íå -
òè÷í³ ìå òî äè äà þòü á³ëüø³ ìîæ ëè âîñò³ äëÿ
äîñë³äæåí íÿ ì³êðî îð ãàí³çì³â çäî ðî âî¿ àáî õâî ðî¿
ëþ äè íè. Äëÿ öüî ãî â Íàö³îíàëü íî ìó ²íñòè òóò³ çäî -
ðîâ ’ÿ (ÑØÀ) ðîç ïî ÷à òî ïðî åêò ñåê âå íó âàí íÿ
ì³êðîá³îòè ëþ äè íè (áàê òåð³é, â³ðóñ³â,
ì³êðîñêîï³÷íèõ åó êàð³îò³â), ùî ñï³â³ñíó þòü ç
îðãàí³çìîì ëþ äè íè.
Ïåð øèé ìå òà ãå íîì íèé ïðî åêò ïðÿ ìî ãî ñåê âå -
íó âàí íÿ ì³êðîá³îòè ëþ äè íè ñòî ñó âàâ ñÿ ì³êðîá³îìè
êè øå÷ íè êà. «Shotgun»-ñåê âå íó âàí íÿì ì³êðîá³îìè
äèñ òàëü íî¿ ÷àñ òè íè êè øå÷ íè êà çäî ðî âèõ ëþ äåé –
÷î ëîâ³êà ³ æ³íêè, ÿê³ íå âæè âà ëè ë³ê³â ïðî òÿ ãîì ðî -
êó, âè ÿâ ëå íî á³ëüøå 50 òèñ. ÂÐÇ (çà ãà ëîì 60 %
óñüî ãî ñåê âå íî âà íî ãî ìà òåð³àëó) [56]. Àíàë³ç óòâî -
ðå íèõ ìå òî äîì «shotgun» ïî ñë³äîâ íîñ òåé, à òà êîæ
êëî íî âà íèõ ÏËÐ ïî ñë³äîâ íîñ òåé 16S ðÄÍÊ äîç âî -
ëèâ ³äåí òèô³êó âà òè 72 áàê òåð³àëü íèõ ô³ëî òè ïè, ÿê³
íà ëå æàòü äî äâîõ â³ää³ë³â: Firmicutes (62 ô³ëî òè ïè)
òà Actinobacteria (10). Ñå ðåä ³äåí òèô³êî âà íèõ ô³ëî -
òèï³â âèç íà ÷å íî 16 íî âèõ íåâ³äî ìèõ ô³ëî òèï³â áàê -
òåð³é. Çà ãà ëîì, çà îö³íêà ìè àâ òîð³â, ó ïîä³áíèõ
çðàç êàõ ëþ äè íè ìîæ íà î÷³êó âà òè äî 300 áàê -
òåð³àëü íèõ ô³ëî òèï³â. Ñåê âå íî âà íèé ìà òåð³àë ïðî -
à íàë³çî âà íî á³î³íôîð ìà òè÷ íè ìè ïðî ãðà ìà ìè ç âè -
êî ðèñ òàí íÿì KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes
and Genomes, version 37) òà COGs (Clusters of
Orthologous Groups) äëÿ ïðî ãíî çó âàí íÿ ìîæ ëè âèõ
ô³ç³îëîã³÷íèõ ôóíêö³é ñåê âå íî âà íî¿ ì³êðîá³îòè
[83, 84]. Ïåðø³ ðå çóëü òà òè àíàë³çó ïî êà çà ëè, ùî
ëþ äñüêà ì³êðîá³îìà ìຠâå ëèê³ ìîæ ëè âîñò³ äëÿ ìå -
òà áîë³çìó ãë³êàí³â, àì³íî êèñ ëîò ³ êñå íîá³îò èê³â
(äåã ðà äàö³ÿ äè- òà òåò ðàõ ëî ðå òà íó, êàï ðî ëàê òà ìó,
áåí çî à òó), à òà êîæ çà âäÿ êè ì³êðî áàì ìຠçäàòí³ñòü
äî ìå òà íî ãå íå çó ³ á³îñèí òå çó â³òàì³í³â, íå çàì³ííèõ
àì³íî êèñ ëîò òà ³çîï ðå íî¿ä³â.
Ìå òà ãå íîì íèé àíàë³ç êî ðà ëî âèõ àñîö³àò³â.
Êî ðà ëîâ³ ãî ëîá³îíòè Porites astreoides àñîö³éî âàí³
ç äè íàì³÷íîþ ñï³ëüíî òîþ åí äîë³òè÷ íèõ âî äî ðîñ -
207
ÌÅ ÒÀ ÃÅ ÍÎÌ ÍÈÉ ÀÍÀË²Ç ÄËß Ì²ÊÐÎÁ Íί ÅÊÎ ËÎò¯ ² Á²ÎÒ ÅÕ ÍÎ ËÎò¯
òåé, à òà êîæ ãðèá³â, áàê òåð³é, àð õå¿â ³ â³ðóñ³â. ³äî -
ìî, ùî êî ðà ëè ÷³òêî ðå à ãó þòü íà çì³íè ó íà âêî ëèø -
íüî ìó ñå ðå äî âèù³, â³ðîã³äíî, çà ðà õó íîê ì³êðîá íèõ
àñîö³àò³â, òî ìó ¿õíº âñåá³÷íå âèâ ÷åí íÿ º íà ðàç³ àê -
òó àëü íèì çà âäàí íÿì ì³êðîá íî¿ åêî ëî㳿. Ðå çóëü òà òè
àíàë³çó ñåê âå íî âà íèõ ïî ñë³äîâ íîñ òåé ³
ôóíêö³îíàëü íî ãî àíàë³çó ñï³ëüíî òè ì³êðî îð -
ãàí³çì³â, àñîö³éî âà íèõ ç ãî ëîá³îíòà ìè, ïî êà çà ëè,
ùî åí äîë³òè÷í³ ãðè áè ïðåä ñòàâ ëå íî òðüî ìà ç ÷î -
òèðü îõ â³äî ìèõ ô³ë³é, à áàê òå𳿠óòâî ðþ þòü
ñï³ëüíî òó ç ïðåä ñòàâ íèê³â Proteobacteria (68 %),
Firmicutes (10 %), Cyanobacteria (7 %) òà
Actinobacteria (6 %), ÿê³ ôóíêö³îíàëü íî ïå ðå âàæ íî
º ãå òå ðîò ðî ôà ìè ³ çäàòí³ äåã ðà äó âà òè àðî ìà òè÷í³
ñïî ëó êè. Öèì æå äîñë³äæåí íÿì âñòà íîâ ëå íî, ùî
íà é ïî øè ðåí³øè ìè ôà ãà ìè ó ñï³ëüíîò³ êî ðà ëî âèõ
ì³êðî îð ãàí³çì³â º äâî ëàí öþ ãîâ³ ÄÍÊ-âì³ñí³ ì³êðî -
ôà ãè òà åó êàð³îòí³ â³ðó ñè, ÿê³ ³íô³êó þòü ìî ðñüêèõ
åó êàð³îò³â [85]. Çàç íà ÷å íèé àíàë³ç º ïåð øèì ´ðóí -
òîâ íèì ï³äõî äîì äî âèç íà ÷åí íÿ ðîë³ ì³êðî îð -
ãàí³çì³â ó âè æè âàíí³ êî ðàë³â ó äîâê³ëë³ òà ôîð ìó -
âàíí³ êî ðà ëî âèõ ðèô³â.
Äàí³, îò ðè ìàí³ â ïåð øèõ ñåê âå íî âà íèõ ìå òà ãå -
íîì íèõ ïðî åê òàõ, ñâ³ä÷àòü, ïî-ïåð øå, ùî ÷èì
ñêëàäí³øîþ ó ô³çè êî-õ³ì³÷íî ìó ñåíñ³ º åêî ñèñ òå ìà,
òèì ñêëàäí³øà ¿¿ ì³êðîá íà ñï³ëüíî òà. Ïî-äðó ãå, ïå -
ðå âàæ íà á³ëüø³ñòü ì³êðî îð ãàí³çì³â çà ëè øàºòüñÿ
íå³äåí òèô³êî âà íîþ ³ ¿õí³ ôóíêö³¿ òåæ íåâ³äîì³.
Ïî-òðåòº, ñó ÷àñ íè ìè êîì ï’þ òåð íè ìè ïðî ãðà ìà ìè
âàæ êî çáè ðà òè ó ñåí ñîâ³ ïî ñë³äîâ íîñò³ ñåê âå íî âàí³
ôðàã ìåí òè ÄÍÊ.
Çâà æà þ ÷è íà âñå öå, íå îáõ³äí³ íîâ³ íå òðà -
äèö³éí³ ï³äõî äè äëÿ ðå êî íñòðó þ âàí íÿ ì³êðîá íèõ
ñï³ëüíîò ó ñêëàä íèõ ïðè ðîä íèõ çðàç êàõ. Îñê³ëüêè
äîâê³ëëÿ, îñîá ëè âî ´ðóíò, º äæå ðå ëîì ïî òð³áíèõ
ãåí³â äëÿ âè ðîá íèö òâà ë³ê³â, ôåð ìåíò³â òà ³íøèõ
âàæ ëè âèõ äëÿ ãîñ ïî äà ðñòâà ³ ïðî ìèñ ëî âîñò³ á³îò åõ -
ïðî äóêò³â, º ñïîä³âàí íÿ, ùî á³îò åõ êîì ïàí³¿ á³ëüøå
êîøò³â ³íâåñ òó âà òè ìóòü ó ðîç âè òîê ì³êðîá íî¿
åêîëî㳿, í³æ àêàäåì³÷íèé ñåêòîð ³ óðÿäîâ³
îðãàí³çàö³¿, ÿê³ îï³êó þòü ñÿ ïðè ðî äî î õî ðîí íè ìè
ïðîáëåìàìè.
Àâòîðè âèñ ëîâ ëþ þòü ùè ðó âäÿ÷í³ñòü Îëå ãó
Ðåâ³ (óí³âåð ñè òåò ì. Ïðå òîð³ÿ, ÏÀÐ) çà êðè òè÷í³ çà -
óâà æåí íÿ äî îãëÿäó.
L. P. Ovcharenko, N. O. Kozyrovska
Metagenomic analysis for microbial ecology and biotechnology
Summary
Metagenomics studies the collective genomes of the environmental
microorganisms using methods of molecular genetics,
bioinformatics, proteomics, and metabolomics. Methagenomic
analysis gives a possibilitity to reconstract microbial communities,
including unculturable microorganisms of practically all
ecosystems, to define their functions, interrelationship with
macroorganisms etc. In the neasrest time a search for novel genes
for biotechnology and pharmaceutic industry will be a key event.
Keywords: metagenomics, collective of microorganisms,
microbial ecology.
Ë. Ï. Îâ÷à ðåí êî, Í. À. Êî çè ðîâ ñêàÿ
Ìå òà ãå íîì íèé àíà ëèç äëÿ ìèê ðîá íîé ýêî ëî ãèè è
áè î òåõ íî ëî ãèè
Ðå çþ ìå
Ìå òà ãå íî ìè êà èç ó÷à åò êîë ëåê òèâ íûå ãå íî ìû ìèê ðî îð ãà íèç -
ìîâ îêðó æà þ ùåé ñðå äû ìå òî äà ìè ìî ëå êó ëÿð íîé ãå íå òè êè è
äðó ãèõ îò ðàñ ëåé áèîëîãè÷åñêîé íà óêè (áè î èí ôîð ìà òè êà, ïðî -
òå î ìè êà, ìå òà áî ëî ìè êà). Ìå òà ãå íîì íèé àíà ëèç äàåò âîç -
ìîæ íîñòü ðå êîíñòðó è ðî âàòü ìèê ðîá íûå ñî îá ùåñ òâà, â òîì
÷èñ ëå íå êóëü òè ðî âàí íûõ ìèê ðî îð ãà íèç ìîâ, ïðàê òè ÷åñ êè ëþ -
áûõ ýêî ñèñ òåì, îïðå äå ëèòü èõ ôóíê öèè, âçà è ìî îò íî øå íèÿ ñ
ìàê ðî îð ãà íèç ìà ìè è ò. ï.  áëè æàé øèå ãîäû êëþ ÷å âûì â ìå -
òà ãå íî ìè êå áó äåò ïî èñê íî âûõ ãå íîâ äëÿ áè î òåõ íî ëî ãè ÷åñ êîé è
ôàð ìà öåâ òè ÷åñ êîé ïðîìûøëåííîñòè.
Êëþ ÷å âûå ñëî âà: ìå òà ãå íîìè êà, ìèêðîá íàÿ ýêî ëî ãèÿ, ñî îá -
ùåñ òâà ìèê ðî îð ãà íèç ìîâ.
ÏÅÐÅË²Ê Ë²ÒÅÐÀÒÓÐÈ
1. Handelsman J. Metagenomics: Application of genomics to
uncultured microorganisms // Microbiol. Mol. Biol. Rew.–
2004.–68, N 4.–P. 669–685.
2. Torsvik V., Daa F. L., Sandaa R. A., Ovreas L. Novel
techniques for analyzing microbial diversity in natural and
perturbed environments // J. Biotechnol.–1998.–64, N 1.–
P. 53–62.
3. Sanger F., Nicken S., Coulson A. R. DNA sequencing with
chain-terminating inhibitors // Proc. Nat. Acad. Sci. USA.–
1977.–74, N 12.–P. 5463–5467.
4. Stahl D. A., Lane D. J., Olsen G. J., Pace N. R. Analysis of
hydrothermal vent-associated symbionts by ribosomal RNA
sequences // Science.–1984.–224, N 4647.–P. 409–411.
5. Hugenholtz P., Pace N. R. Identifying microbial diversity in
the natural environment: a molecular phylogenetic approach
// Trends Biotechnol.–1996.–14, N 6.–P. 190–197.
6. Zuckerkandl E., Pauling L. Molecules as documents of
evolutionary history // J. Theor. Biol.–1965.–8–P. 357–366.
7. Janda J. M., Abbott S. L. 16S rRNA Gene Sequencing for
Bacterial Identification in the Diagnostic Laboratory: Pluses,
Perils, and Pitfalls // J. Clin. Microbiol.–2007.–45, N 9–
P. 2761–2764.
8. Stephan R. J., Atlas R. M. DNA amplification to enhance
detection of genetically engineered bacteria in environmental
208
ÎÂ×À ÐÅÍ ÊÎ Ë. Ï., ÊÎ ÇÈ ÐÎ ÂÑÜÊÀ Í. Î.
samples// Appl. Environ. Microbiol.–1988.–54, N 9.–
P. 2185–2191.
9. Laguerre G., Allard M.-R., Revoy F., Amarger N. Rapid
identification of rhizobia by restriction fragment length
polymorphism analysis of PCR-amplified 16S rRNA genes //
Appl. Environ. Microbiol.–1994.–60, N 1.–P. 56–63.
10. De Boer S. N., Copeman R. J. Endophytic bacterial flora in
Solanum tuberosum and its significance in bacterial ring root
disease // Can. J. Plant Sci.–1974.–54, N 1.–P. 115–122.
11. Fisher M. M., Triplett E. W. Automated approach for
ribosomal intergenic spacer analysis of microbial diversity
and its application to freshwater bacterial communities //
Appl. Environ. Microbiol.–1999.–65, N 10.–P. 4630–4636.
12. Muyzer G. A., de Waal E. C., Uitterlinden A. G. Profiling of
complex microbial populations by denaturing gradient gel
electrophoresis and temperature gradient gel electrophoresis
analysis of polymerase chain reaction – amplified genes
coding for 16S rRNA // Appl. Environ. Microbiol.–1993.–59,
N 3.–P. 695–700.
13. Liu W. T., Marsh T. L., Cheng H., Forney L. J.
Characterization of microbial diversity by determining
terminal restriction fragment length polymorphisms of genes
encoding 16S rRNA // Appl. Environ. Microbiol.–1997.–63,
N 3.–P. 4516–4522.
14. Xiao W., Oefner P. J. Denaturing high-performance liquid
chromatography: A review // Hum. Mutat.–2001.–17, N 6.–
P. 439–474.
15. Weber A. P. M., Weber K. L., Carr K., Wilkerson C.,
Ohlrogge J. B. Sampling the Arabidopsis transcriptome with
massively parallel pyrosequencing // Plant Physiol.– 2007.–
144, N 1.–P. 32–42.
16. Margulies M., Egholm M., Altman W. E., Attiya S., Bader J.
S., Bemben L. A., Berka J., Braverman M. S., Chen Y. J., Chen
Z. Genome sequencing in microfabricated high-density
picolitre reactors // Nature.–2005.–437, N 7057.–P. 376–380.
17. Ahmadian A., Ehn M., Hober S. Pyrosequencing: history,
biochemistry and future // Clin. Chim. Acta.–2006.–363,
N 1–2.–P. 83–94.
18. Mitra R. D., Church G. M. In situ localized amplification and
contact replication of many individual DNA molecules //
Nucl. Acids Res.–1999.–27, N 24.–e34.
19. Lagerquist J., Zwolak M., Di Venta M. Fast DNA sequencing
via transverse electronic transport // Nano Lett.–2006.– 6–
P. 779–788.
20. Raes J., Korbel J. O., Lercher M. J., von Mering C., Bork P.
Prediction of effective genome size in metagenomic samples
// Genome Biol.–2007.–8, N 1.–R10.
21. Quaiser A., Ochsenreiter T., Klenk H. P., Kletzin A., Treusch
A. H., Meure G., Eck J., Sensen C. W., Schleper C. First
insight into the genome of an uncultivated crenarcheoate
from soil // Environ. Microbiol.–2002.–4, N 10.–P. 603–611.
22. Yang Z. H., Xaio Y., Zeng G. M., Xu Z. Y., Liu Y. S.
Comparison of methods for total community DNA extraction
and purification from compost // Appl. Microbiol.
Biotechnol.–2007.–74, N 4.–P. 918–925.
23. Stein J. L., Marsh T. L., Wu K. Y., Shizuya H., DeLong E. F.
Characterization of uncultivated prokaryotes: isolation and
analysis of a 40-kilobase-pair genome fragment from a
planktonic marine archaeon // J. Bacteriol.–1996.–78, N 2.–
P. 591–599.
24. Huson D. H., Auch A. F., Qi J., Schuster S. C. MEGAN
analysis of metagenomic data // Genome Res.–2007.–3, N 2.–
P. 377–389.
25. Reva O. N., T?mmler B. Global features of sequences of
bacterial chromosomes, plasmids and phages revealed by
analysis of oligonucleotide usage patterns // BMC
Bioinformatics.–2004.–5–P. 90.
26. Reva O. N., Tummler B. Differentiation of regions with
atypical oligonucleotide composition in bacterial genomes //
BMC Bioinformatics.–2005.–6–P. 251.
27. Sandberg R., Winberg G., Branden C. I., Kaske A., Ernberg
I., Coster J. Capturing whole-genome characteristics in short
sequences using a na¿ve Bayesian classifier // Genome
Res.–2001.–11, N 8.–P. 1404–1409.
28. He P. A. The sieve ratio for characterization and similarity
analysis of DNA sequences // Combinat. Chem. and High
Through. Screen.–2005.–8, N 5.–P. 449–453.
29. Teeling H., Meyerdierks A., Bauer M. Application of
tetranucleotide frequencies for the assignment of genomic
fragments // Environ. Microbiol.–2004.–6, N 9–P. 938–947.
30. Williamson L. L., Borlee B. R., Schloss P. D., Guan C., Allen
H. K., Handelsman J. Intracellular screen to identify
metagenomic clones that induce or inhibit a quorum-sensing
biosensor // Appl. Environ. Microbiol.–2005.–71, N 10.–
P. 6335–6344.
31. Uchiyama T., Abe T., Ikemura T., Watanabe K.
Substrate-induced gene-expression screening of
environmental metagenome libraries for isolation of
catabolic genes // Nat. Biotechnol.–2005.–23, N 1.–P. 88–93.
32. Schena M., Shalon D., Davis R. W., Brown P. O. Quantitative
monitoring of gene expression patterns with a
complementary DNA microarray // Science.–1995.–270,
N 5235.–P. 467–470.
33. Rondon M. R., August P. R., Bettermann A. D., Brady S. F.,
Grossman T., Liles M., Loiacono K., Lynch B., MacNeil B.,
Minor C., Tiong C., Gilman M., Osburne M., ClardyC.,
Handelsman J., Goodman R. Cloning the soil metagenome: a
strategy for accessing the genetic and functional diversity of
uncultured microorganisms // Appl. Environ. Microbiol.–
2000.–66, N 6.–P. 2541–2547.
34. Wagner M., Nielsen P., Loy A., Nielsen J., Daims H. Linking
microbial community structure with function: fluorescence in
situ hybridization-microradiography and isotope arrays //
Curr. Opin. Microbiol.–2006.–17, N 1.–P. 1–9.
35. Hatamoto M., Imachi H., Ohashi A., Harada H.
Identification and cultivation of anaerobic, syntrophic
long-chain fatty acid-degrading microbes from mesophilic
and thermophilic methanogenic sludges // Appl. Environ.
Microbiol.–2007.–73, N 4.–P. 1332–1340.
36. Ariesyady H. D., Ito T., Yoshiguchi K., Okabe S. Phylogenetic
and functional diversity of propionate-oxidizing bacteria in
an anaerobic digester sludge // Appl. Microbiol. Biotechnol.–
2007.–75, N 3.– P. 673–679.
37. Whiteley A. S., Thomson B., Lueders T., Manefeld M. RNA
stable-isotope probing // Nat. Protocols.–2007.–2, N 4.–
P. 838–844.
38. Bernard L., Mougel C., Maron P.-A., Nowak V., Leveque J.,
Henault C., Haichar F. E. Z. Dynamics and identification of
soil microbial populations actively assimilating carbon from
13C-labelled wheat residue as estimated by DNA- and
RNA-SIP techniques // Environ. Microbiol.–2007.–9, N 3.–
P. 752–764.
39. Adamczyk J., Hesselsoe M., Iversen N., Horn M., Lehner A.,
Nielsen P., Schloter M., Roslev P., Wagner M. The isotope
array, a new tool that employs substrate-mediated labeling of
rRNA for determination of microbial community structure
209
ÌÅ ÒÀ ÃÅ ÍÎÌ ÍÈÉ ÀÍÀË²Ç ÄËß Ì²ÊÐÎÁ Íί ÅÊÎ ËÎò¯ ² Á²ÎÒ ÅÕ ÍÎ ËÎò¯
and function // Appl. Environ. Microbiol.–2003.–69, N 11.–
P. 6875–6887.
40. Schmeisser C., Steele H., Streit W. R. Metagenomics,
biotechnology with non-culturable microbes // Appl.
Microbiol. Biotechnol.–2007.–75, N 5.–P. 955–962.
41. Schloss P. D., Handelsman J. Metagenomics for studying
unculturable microorganisms: cutting the Gordian knot //
Genome Biol.–2005.–6, N 8.–P. 229.
42. Gabor E. M., Alkema W. B. L., Janssen D. B. Quantifying the
accessibility the metagenome by random expression cloning
techniques // Environ. Microbiol.–2004.–6, N 9.–P. 879–886.
43. Ferrer M., Golyshina O. V., Chernikova T. N., Khachane A.
N. Novel hydrolase diversity retrieved from a metagenome
library of bovine rumen microflora // Environ. Microbiol.–
2005.–7, N 12.–P. 1996–2010.
44. Rhee J.-K., Ahn D., Kim L.-G., Oh J. New thermophilic and
thermostable esterase with sequence similarity to the
hormone-sensitive lipase family, cloned from a metagenomic
library // Appl. Environ. Microbiol.–2005.–71, N 2.–P. 817–
825.
45. Lopez-Cortes N,. Reyes-Duarte D., Beloqui A., Polaina J.,
Ghazi I., Golyshina O. V., Ballesteros A., Golyshin P. N.,
Ferrer M. Catalytic role of conserved HQGE motif in the CE6
carbohydrate esterase family // FEBS Lett.–2007.–581,
N 24.–P. 4657–4662.
46. Richardson T. H., Tan X., Frey G., Callen W., Cabell M., Lam
D., Macomber J., Short J., Robertson T., Miller C. A novel,
high performance enzyme for starch liquefaction. Discovery
and optimization of a low pH, thermostable alpha-amylase //
Biol. Chem.– 2002.–277, N 29.–P. 26501–26507.
47. Voget S., Leggewie C., Uesbeck A., Raasch C., Jaeger K.-E.,
Streit W. R. Prospecting for novel biocatalysts in a soil
metagenome // Appl. Environ. Microbiol.–2003.–69, N 10.–
P. 6235–6242.
48. Yun J., Kang S., Park S., Yoon H., Kim M., Heu S., Ryu S.
Characterization of a novel amylolytic enzyme encoded by a
gene from a soil-derived metagenomic library // Appl.
Environ. Microbiol.–2004.–70, N 12.–P. 7229–7235.
49. Grant S., Sorokin D. Y., Grant W. D., Jones B. E., Heaphy S.
A phylogenetic analysis of Wadi el Natrun soda lake cellulose
enrichment cultures and identification of cellulose genes
from these cultures // Extremophiles.–2004.–8, N 5–P. 421–
429.
50. Voget S., Steele H. L., Sreit W. R. Characterization of a
metagenomic derived halotolerant cellulose // J. Biotechnol.–
2006.–126, N 1.–P. 26–36.
51. Cottrell M. T., Moore J. A, Kirchman D. L. Chitinases from
uncultured marine microorganisms // Appl. Environ.
Microbiol.–1999.–65, N 6.–P. 2553–2557.
52. Hoster F., Schmitz J., Daniel R. Enrichment of chitinolytic
microorganisms: isolation and characterization of a chitinase
exhibiting antifungal activity against phytopathogenic fungi
from a novel Streptomyces strain // Appl. Microbiol.
Biotechnol.–2005.–66, N 4.–P. 434–442.
53. Brennan Y.-L., Callen W. N., Christoffersen L., Dupree P.,
Goubet F., Healey S., Hernandez M., Keller M., Ke Li,
Palackal N., Sittenfeld A., Tamayo G., Wells S., Hazlewood
G., Mathur E., Short J., Robertson D., Brian A. Steer unusual
microbial xylanases from insect guts // Appl. Environ.
Microbiol.–2004.–70, N 6.–P. 3609–3617.
54. Lee C. C., Kibblewhite-Accinelli R. E., Wagschal K.,
Robertson G. H., Wong D. W. Cloning and characterization of
a cold-active xylanase enzyme from an environmental DNA
library // Extremophiles.– 2006.–10, N 4.–P. 295–300.
55. Ferrer M., Beloqui A., Golyshina O. V., Plou F. J., Neef A.,
Chernikova T. N., Fernandez-Arrojo L., Ghazi I., Ballesteros
A. Biochemical and structural features of a novel
cyclodextrinase from cow rumen metagenome // Biotechnol.
J.–2007.–2, N 2.–P. 207–213.
56. Gill S. R., Pop M., DeBoy R., Eckburg P., Turnbaugh P., Buck
S., Gordon J., Relman D., Fraser-Liggett C., Nelson K.
Metagenomic analysis of the human distal gut microbiome //
Science.–2006.–312, N 5778.–P. 1355–1359.
57. Lim B., Yeung P., Cheng C., Hill J. E. Distribution and
diversity of phytate-mineralizing bacteria // The ISME J.–
2007.–1, N 4.–P. 321–330.
58. Entcheva P., Liebl W., Johann A., Hartsch T., Streit W. Direct
cloning from enrichment cultures, a reliable strategy for
isolation of complete operons and genes from microbial
consortia // Appl. Environ. Microbiol.–2001.–67, N 1.–
P. 89–99.
59. Eschenfeldt W., Stols L., Rosenbaum H., Khambatta Z.,
Quaite-Randall L., Shan Wu, Kilgore D., Trent J., Donnelly
M. DNA from uncultured organisms as a source of
2,5-diketo-D-gluconic acid reductases // Appl. Environ.
Microbiol.–2001.–67, N 9.–P. 4206–4214.
60. DeSantis G., Zhu Z., Greenberg W., Wong K., Chaplin J.,
Hanson S. R., Farwell B., Nicholson L., Rand C. L., Weiner
D. P., Robertson D. E., Burk M. J. An enzyme library
approach to biocatalysis: development of nitrilases for
enantioselective production of carboxylic acid derivatives //
J. Amer. Chem. Soc.–2002.–124, N 31.–P. 9024–9025.
61. Robertson D., Chaplin J., DeSantis G., Podar M., Madden
M., Chi E., Richardson T., Milan A., Miller M., Weiner D.,
Wong K., McQuaid J., Farwell B., Preston L., Tan X., Snead
M., Keller M., Mathur E., Kretz P., Burk J. M. Short exploring
nitrilase sequence space for enantioselective catalysis //
Appl. Environ. Microbiol.–2004.–70, N 4.–P. 2429–2436.
62. Knietsch A., Bowien S., Whited G., Gottschalk G., Rolf D.
Identification and characterization of coenzyme
B12-dependent glycerol dehydratase- and diol
dehydratase-encoding genes from metagenomic DNA
libraries derived from enrichment cultures // Appl. Environ.
Microbiol.–2003.–69, N 6.–P. 3048–3060.
63. Beloqui A., Pita M., Polaina J., Martinez-Arias A., Golyshina
O. V., Zumarraga M., Yakimov M. M., Garcia-Arellano H.,
Alcalde M., Fernandez V. M., Elborough K., Andreu J. M.,
Ballesteros A., Plou F. J., Timmis K. N., Ferrer M., Golyshin
P. N. Novel polyphenol oxidase mined from a metagenome
expression library of bovine rumen: biochemical properties,
structural analysis, and phylogenetic relationships // J. Biol.
Chem.–2006.–281, N 32.–P. 22933–22942.
64. Gupta R., Berg Q., Lorenz P. Bacterial alkaline proteases:
molecular approaches and industrial applications // Appl.
Microbiol. Biotechnol.–2002.–59, N 1.–P. 15–32.
65. Wang C., Meek D., Panchal P., Boruvka N., Archibald F.,
Driscoll B., Charles T. Isolation of poly-3-hydroxybutyrate
metabolism genes from complex microbial communities by
phenotypic complementation of bacterial mutants // Appl.
Environ. Microbiol.–2006.–72, N 1.–P. 384–391.
66. Brady S., Chao C., Clardy J. Long-chain N-acyltyrosine
synthases from environmental DNA // Appl. Environ.
Microbiol.–2004.–70, N 11.–P. 6865–6870.
67. Venter J. C., Remington K., Heidelberg J., Halpern A., Rusch
D., Eisen J., Wu D., Paulsen I., Nelson K., Nelson W., Fouts
D., Levy S., Knap A., Lomas M., Nealson K., White O.,
Peterson J., Hoffman J., Parsons R., Baden-Tillson H.,
Pfannkoch C., Rogers Y., Smith H. Environmental genome
210
ÎÂ×À ÐÅÍ ÊÎ Ë. Ï., ÊÎ ÇÈ ÐÎ ÂÑÜÊÀ Í. Î.
shotgun sequencing of the Sargasso Sea //
Science.–2004.–304, N 5667.–P. 66–74.
68. McHardy A. C., Martin H. G., Tsirigos A., Hundengoltz P.,
Rigoutsos I. Accurate phylogenetic classification of
variable-length DNA fragments // Nat. Meth.–2007.–4.–
P. 63–72.
69. von Mering C., Hugenholtz P., Raes J., Tringe S. G., Doerks
T., Jensen L. J., Ward N., Bork P. Quantitative phylogenetic
assessment of microbial communities in diverse
environments // Science.–2007.–315, N 5815.–P. 1126–
1130.
70. Angly F., Felts B., Breitbart M., Salamon P., Edwards R.,
Carlson C., Chan A., Haynes M., Kelley S., Liu H., Mahaffy
J., Mueller J., Nulton J., Olson R., Parsons R., Rayhawk S.,
Suttle C., Rohwer F. The marine viromes of four oceanic
regions // PLoS Biol.–2006.–4.–e368.
71. Tyson G. W., Chapman J., Hugenholtz P., Allen E. E., Ram R.
J. Community structure and metabolism through
reconstruction of microbial genome from the environment //
Nature.–2004.–428, N 6978.– P. 37–43.
72. Ram R. J., Verkberkmoes N. C., Thelen M. P., Tyson G. W.,
Baker B. J., Blake R. C. 2nd, Shah M., Hettich R. L., Banfield
J. F. Community proteomics of a natural microbial biofilm //
Science.–2005.–308, N 5730.–P. 1915–1920.
73. Gans J., Wolinsky M., Dunbar J. Computational
improvements reveal great bacterial diversity and high metal
toxicity in soil // Science.–2005.–309, N 5739.–P. 1387–
1390.
74. Daniel R. The metagenomics of soil // Nat. Rev. Microbiol.–
2005.–3, N 6–P. 470–478.
75. Nakatsu C. H. Soil microbial community analysis using
denaturing gradient gel electrophoresis // Soil Sci. Soc.
Amer. J.–2007.–71–P. 562–571.
76. Roesch L., Fulthorpe R., Riva A., Casella G., Hadwin A.,
Kent A., Daroub S., Camargo F., Farmerie W., Triplett E.
Pyrosequencing enumerates and contrasts soil microbial
diversity // The ISME J.–2007.–1, N 1.–P. 283–290.
77. Tringe S. G., von Mering C., Kobayashi A., Salamov A.
Comparative metagenomics of microbial communities //
Science.–2005.–308, N 5721.–P. 554–557.
78. Eckburg P. B., Bik E. M., Bernstein C. N., Purdom E.,
Dethlefsen L. Diversity of the human intestinal microbial
flora // Science.–2005.–308, N 5728.–P. 1635–1638.
79. Okada M., Bothin C., Kanazawa K., Midtvedt T.
Experimental study of the influence of intestinal flora on the
healing of intestinal anastomoses // Brit. J. Surg.–1999.–89,
N 7–P. 961–965.
80. Dymock D., Weightman A. J., Scully C., Wade W. G.
Molecular analysis of microflora associated with
dentoalveolar abscesses // J. Clin. Microbiol.–1996.–34,
N 3.–P. 537–542.
81. Kroes I., Lepp P. W., Relman D. A. Bacterial diversity within
the human subgingival crevice // Proc. Nat. Acad. Sci. USA.–
1999.–96, N 25.–P. 14547–14552.
82. Sakamoto M., Umeda M., Ishikawa I., Benno Y. Comparison
of the oral bacterial flora in saliva from a healthy subject and
two periodontitis patients by sequence analysis of 165S
rDNA libraries // Microbiol. Immunol.–2000.–44, N 8.–
P. 643–652.
83. Kanehisa Ì., Goto S. KEGG: Kyoto encyclopedia of genes
and genomes // Nucl. Acids Res.–2000.–28, N 1.–P. 27–30.
85. Tatusov R. L., Fedorova N. D., Jackson J. D., Jacobs A. R.,
Kiryutin B., Koonin E. V., Krylov D. M., Mazumder R.,
Mekhedov S. L., Nikolskaya A. N., Rao B. S., Smirnov S.,
Sverdlov A. V., Vasudevan S., Wolf Y. I., Yin J. J., Natale D. A.
The COG database: an updated version includes eukaryotes //
BMC Bioinformatics.– 2003.–4.–P. 41.
86. Wegley L., Edwards R., Rodrigues-Brito B., Liu H., Rohwer
F. Metagenomic analysis of the microbial community
associated with the coral Porites astreoides // Environ.
Microbiol.–2007.–9, N 11.–Ð. 2707–2719.
ÓÄÊ 579.25 + 579.29
Íàä³éøëà äî ðå äàêö³¿ 10.01.08
211
ÌÅ ÒÀ ÃÅ ÍÎÌ ÍÈÉ ÀÍÀË²Ç ÄËß Ì²ÊÐÎÁ Íί ÅÊÎ ËÎò¯ ² Á²ÎÒ ÅÕ ÍÎ ËÎò¯
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-157680 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7657 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:05:11Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Овчаренко, Л.П. Козировська, Н.О. 2019-06-20T17:51:14Z 2019-06-20T17:51:14Z 2008 Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології / Л.П. Овчаренко, Н.О. Козировська // Біополімери і клітина. — 2008. — Т. 24, № 3. — С. 199-211. — Бібліогр.: 86 назв. — укр. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0007A1 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157680 579.25 + 579.29 Метагеноміка вивчає сукупність геномів мікроорганізмів довкілля методами молекулярної генетики та інших галузей біологічної науки (біоінформатика, протеоміка, метаболоміка). Метагеномний аналіз дає можливість реконструювати мікробні угруповання, у тому числі некультивованих мікроорганізмів, практично будь-яких екосистем, визначити їхні функції, взаємини з макроорганізмами тощо. У найближчі роки ключовим у метагеноміці буде пошук нових генів для біотехнологічної та фармацевтичної промисловості. Метагеноміка вивчає сукупність геномів мікроорганізмів довкілля методами молекулярної генетики та інших галузей біологічної науки (біоінформатика, протеоміка, метаболоміка). Метагеномний аналіз дає можливість реконструювати мікробні угруповання, у тому числі некультивованих мікроорганізмів, практично будь-яких екосистем, визначити їхні функції, взаємини з макроорганізмами тощо. У найближчі роки ключовим у метагеноміці буде пошук нових генів для біотехнологічної та фармацевтичної промисловості. Метагеноміка вивчає сукупність геномів мікроорганізмів довкілля методами молекулярної генетики та інших галузей біологічної науки (біоінформатика, протеоміка, метаболоміка). Метагеномний аналіз дає можливість реконструювати мікробні угруповання, у тому числі некультивованих мікроорганізмів, практично будь-яких екосистем, визначити їхні функції, взаємини з макроорганізмами тощо. У найближчі роки ключовим у метагеноміці буде пошук нових генів для біотехнологічної та фармацевтичної промисловості. uk Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Біополімери і клітина Огляди Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології Метагеномний анализ для микробной экологии и биотехнологии Metagenomic analysis for microbial ecology and biotechnology Article published earlier |
| spellingShingle | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології Овчаренко, Л.П. Козировська, Н.О. Огляди |
| title | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології |
| title_alt | Метагеномний анализ для микробной экологии и биотехнологии Metagenomic analysis for microbial ecology and biotechnology |
| title_full | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології |
| title_fullStr | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології |
| title_full_unstemmed | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології |
| title_short | Метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології |
| title_sort | метагеномний аналіз для мікробної екології і біотехнології |
| topic | Огляди |
| topic_facet | Огляди |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157680 |
| work_keys_str_mv | AT ovčarenkolp metagenomniianalízdlâmíkrobnoíekologíííbíotehnologíí AT kozirovsʹkano metagenomniianalízdlâmíkrobnoíekologíííbíotehnologíí AT ovčarenkolp metagenomniianalizdlâmikrobnoiékologiiibiotehnologii AT kozirovsʹkano metagenomniianalizdlâmikrobnoiékologiiibiotehnologii AT ovčarenkolp metagenomicanalysisformicrobialecologyandbiotechnology AT kozirovsʹkano metagenomicanalysisformicrobialecologyandbiotechnology |