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The Microme Project: A Knowledge-Based Bioinformatics Framework for Microbial Pathway Genomics

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Auf dem Weg zur weißen und grünen Biotechnologie

Nachhaltige Wirtschaftsentwicklung erfordert den Einsatz von neuen biologischen Katalysatoren, um Synthese und Abbaureaktionen in einer umweltfreundlichen Art und Weise durchzuführen. Die mikrobielle Welt stellt ein Reservoir von enzymatischen Reaktionen dar, wobei die meisten von ihnen die darauf warten, identifiziert zu werden.

Klimawandel und Umwelt

Die jüngste Entwicklung neuer Sequenziertechnologien führte zu vollständigen Genomen von einzigartigen Mikroorganismen und Metagenomen, die aus Umweltproben extrahiert wurden. Im Vergleich zu der Rate der Akkumulation neuer genetischer Information, werden neue biochemischen Reaktionen jedoch nur in einem langsamen Tempo entdeckt. "The Microme project: A knowledge-based bioinformatics framework for microbial pathway genomics" (MICROME) zielte darauf ab, eine vollständige wissenschaftliche und biotechnologische Nutzung von Wissen, das aus Bakteriengenomen abgeleitet wurde, zu stärken. Das vierjährige EU-finanzierte Projekt wurde 2013 abgeschlossen und brachte führende Computerbiologen, experimentelle Mikrobiologen und Unternehmen zusammen, die sich auf weiße (Industrie) und grüne (Landwirtschaft) Biotechnologie konzentrieren. Die Projektmitglieder konzentrierten sich auf die Entwicklung einer Rechenplattform, um die enzymatische Ergänzung, die in bakterielle Genomen codiert ist, in aktualisierbarer Form zu extrahieren, zu strukturieren und zu speichern. Die erhaltenen Informationen wurden verwendet, um Rechenmodelle des bakteriellen Stoffwechsels zu erstellen sowie evolutionäre und biotechnologische Analysen durchzuführen. Das Team produzierte umfangreiche Datensätze, die die bekannte Reaktionsergänzung aller sequenzierten Bakteriengenomen beschreiben. Die endgültige Version umfasst mehr als 8 Millionen Genreaktionsverbände, die aus mehr als 9 000 Genomen abgeleitet wurden. Eine öffentliche Ressource für biologische Fakten, die mit einer Reihe von Werkzeugen für Modellierung und Prüfung ausgestattet ist, wurde geschaffen. Metabolische Modelle, die automatisch mit neuen Versionen von verbesserten Datensätzen aktualisiert werden können, wurden mit Hilfe der entwickelten Software erzeugt. Dreißig getestete Modelle wurden zu Ende des Projekts veröffentlicht. Werkzeuge für die evolutionäre Analyse der Stoffwechselfunktionen, genomische Kontextanalyse und Retrobiosynthese wurden ebenfalls entwickelt. Im Laufe des Projekts wurde ein integriertes Web-Portal entwickelt, um den öffentlichen Zugang zu diesen Daten und Tools zu bieten. Alle von MICROME generierten Daten sind öffentlich zugänglich, werden regelmäßig aktualisiert und mit anderen öffentlichen Datenressourcen gemeinsam genutzt, und dienen weiterhin der Forschungsgemeinschaft. Das Projekt wurde in 111 wissenschaftlichen Publikationen bestätigt. Microme eröffnet neue Wege in der evolutionären und biotechnologischen Forschung und eine solide Grundlage für Fortschritte in der grünen und weißen Biotechnologie.

Schlüsselbegriffe

Grüne Biotechnologie, biologische Katalysatoren, enzymatischen Reaktionen, Bioinformatik, mikrobieller Signalweg, Genomforschung

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29 November 2022