Andrzej Zielezinski, Sebastian Deorowicz, Adam Gudyś. PHIST: fast and accurate prediction of prokaryotic hosts from metagenomic viral sequences. Bioinformatics 38(5) 2022 pp. 1447-1449.
Bakteriofagi, czyli wirusy infekujące bakterie, są najliczniejszymi bytami biologicznymi na Ziemi. Odgrywają one kluczową rolę w utrzymaniu równowagi populacji bakterii w ekosystemach na całym świecie i są ważnymi narzędziami w medycynie i biotechnologii. Ostatnie postępy w metagenomice i bioinformatyce umożliwiły wykorzystanie komputerów do wykrywania nieznanych wcześniej wirusów w różnych środowiskach, takich jak ocean, gleba czy jelito człowieka. Jednak określenie, które bakterie są celem tych nowo odkrytych wirusów, jest najczęściej bardzo trudne i czasochłonne.
Aby rozwiązać ten problem, autorzy artykułu opracowali program komputerowy o nazwie PHIST (Phage-Host Interaction Search Tool), który może szybko i dokładnie wskazać interakcje między wirusami i bakteriami. PHIST szuka podobieństw w sekwencjach genomowych wirusów i bakterii, łącząc wirusy z ich potencjalnymi gospodarzami bakteryjnymi na podstawie liczby wspólnych krótkich sekwencji nukleotydowych.
Autorzy przetestowali program PHIST na kilku zestawach danych dotyczących znanych interakcji wirusów z bakteriami, wykazując, że PHIST ma o 5-20% lepszą dokładność przewidywań niż inne programy. Ponadto PHIST działa znacznie szybciej i ma mniejsze wymagania sprzętowe w porównaniu do innych programów, co oznacza, że większość analiz można przeprowadzić na zwykłej stacji roboczej lub nawet laptopie. Na przykład, autorzy wykorzystali PHIST do analizy zestawu 190 tys. metagenomów wirusów z ludzkiego jelita i przewidzieli gospodarzy bakteryjnych spośród niemal 300 tys. bakterii. Mimo, że ta analiza wymagała olbrzymiej liczby porównań wirusów z bakterami (około 54 miliardów), PHIST był w stanie wykonać zadanie w ciągu zaledwie trzech i pół godziny zamiast tygodni lub miesięcy. Niedawno PHIST został wykorzystany w największej bazie danych metagenomów wirusów (IMG-VR), do wytypowania gospodarzy bakteryjnych dla ponad 15 milionów genomów bakteriofagów.
PHIST jest dostępny pod adresem: https://github.com/refresh-bio/phist