В СКФУ успешно завершен ключевой этап проекта "Приоритет 2030" по изучению генетики отечественных овец

Ученые Северо-Кавказского федерального университета завершили этап исследований по программе изучения генетики мелкого рогатого скота в рамках проекта «Приоритет 2030». Расшифрованы более 242 геномов овец 21 отечественной породы. Это первый подобный проект, реализованный на Северном Кавказе.

Научный проект геномного центра СКФУ длился более 200 дней и потребовал практически круглосуточной работы вычислительных систем. Процесс сборки одного генома занимает более 12 часов машинного времени даже на мощных серверах центра, при этом каждая буква генома прочитывается до 30 раз для минимизации ошибок.

Ученые Центра успешно освоили биоинформационные технологии, в том числе сложные математические алгоритмы, необходимые для точной сборки геномных последовательностей. Эта технология позволила существенно ускорить процесс анализа наследственного материала.

– Биоинформатика относится к наиболее перспективным направлениям, которые позволяют расширять возможности для перехода к высокотехнологичному здравоохранению и сельскому хозяйству. Геномный центр СКФУ работает по двум ключевым направлениям – наука и образование. Мы не только реализуем уникальные для Северного Кавказа научные проекты, но и готовим кадры, обладающие междисциплинарными компетенциями, в том числе в области биоинформатики, – подчеркнул ректор СКФУ Дмитрий Беспалов.

На уникальных научных приборах – секвенаторах – была расшифрована последовательность ДНК каждой породы. Данная информация представляет собой огромный пазл из миллиардов фрагментов и 100 гигабайт данных. С помощью математических алгоритмов и компьютерных программ из этих кусочков собирается полная последовательность ДНК. Используя международные базы данных, на полученную матрицу наложили информацию по анализируемым породам. В результате была существенно оптимизирована сборка наследственных кодов, что позволило в кратчайшие сроки расшифровать геномы 21 породы овец.

– Работа велась на стыке генетики и сложных математических алгоритмов обработки информации – это новый для нас этап работы в области биоинформатики. Подобный проект по сборке геномов из сырых данных был проведен на Северном Кавказе впервые. На основе полученных новых сборок геномов уже проведено сравнение строения некоторых генов мясной продуктивности у овец с результатами изучения их структуры и мутаций, которые проводились ставропольскими учеными ранее. Результаты нашей работы будут полезны для повышения эффективности мясного животноводства в нашем регионе, – рассказала заведующая кафедрой генетики и селекции медико-биологического факультета СКФУ, доктор биологических наук, профессор Наталья Лиховид.

По итогам проведенных исследований в области генетики мелкого рогатого скота были опубликованы статьи в журналах "Animal Gene", "Genes" и "Russian Journal of Genetics".

На основе полученной генетической информации совместно с Северо-Кавказским федеральным научным аграрным центром (ФНАЦ) продолжается работа над оценкой мясной продуктивности овец разных генотипов и разработка новых биопрепаратов, повышающих иммунитет и прирост мышечной массы животных. Отметим, что стратегический проект «Технологии для АПК, пищевой и перерабатывающей промышленности» реализуется в СКФУ в рамках государственной программы поддержки вузов «Приоритет 2030». Также ведется подготовка высококвалифицированных специалистов в области биоинформатики из числа студентов медико-биологического факультета СКФУ.

В настоящее время лаборатория медицинской и биологической информатики геномного центра СКФУ перешла к следующему этапу исследований. Проводится сборка геномов пшеницы, ячменя и сорго сортов отечественной селекции, это позволит выполнять паспортизацию сельхозрастений.

Справочно: Геномный центр СКФУ открыт в 2024 году в рамках реализации программы развития университета и задач, поставленных губернатором Ставропольского края по созданию центра генетических технологий. Оборудование приобретено за счет госпрограммы «Приоритет 2030» и регионального гранта. Научные исследования ведутся по направлениям: генотипирование и генетическая паспортизация зерновых и кормовых культур, генетика и селекция мелкого рогатого скота и др. проекты.

На базе геномного центра осуществляется подготовка специалистов по пяти направлениям, а также проводятся курсы повышения квалификации специалистов разного уровня.