Novel bioinformatics programs for taxonomical classification and functional analysis of the whole genome sequencing data of arbuscular mycorrhizal fungi

Résumé  [TITRE] Classification taxonomique et analyse fonctionnelle spécifique àla position des séquences génomique des champignons mycorhiziens arbusculaires et les microorganismes qui leurs sont associés [PROBLÉMATIQUE ET CADRE CONCEPTUEL] Les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA) sont des symbiotes obligatoires des racines de la majoritédes plantes vasculaires. Les CMA appartiennent au phylum Glomeromycota et ils sont considérés comme une lignée fongique primitive qui a conservé la structure coenocytique des hyphes et la production des spores asexuées multinucléées. De nombeuses études ont démontréque plusieurs microorganismes sont associés avec les mycélia des CMA soit àla surface des hyphes et des spores mais aussi àl'intérieurs de celles-ci. Le séquençage des génomes des CMA cultivés in-vivo représente un défi considérable car il s’agit d’un métagénome constituédu génome du CMA lui-même et les génomes des microbes qui lui sont associés. Par conséquence, l’identification de l'origine taxonomique de chaque séquence représente une tâche extrêmement ardue. Dans mon projet, j’ai développédeux nouveaux programmes bioinformatiques qui permettent de classer les séquences selon groupe taxonomique et d’identifier les fonctions de celles-ci. J’ai crééune base de données avec 444 génomes d'espèces appartenant à54 genres. Le choix de ces espèces des bactéries et des champignons a étébasésur leur abondance dans les sols). [MÉTHODOLOGIE] Le programme bioinformatique utilise le tableau des références des microorganismes et des méthodes statistiques pour la classification taxonomique des séquences. Par la suite, des tableaux des codons synonymes étaient créés àpartir des structures secondaires (SS) des bases de données de protéines (PDB) pour les séquences codantes (SC) et des motifs de composition pour les séquences non-codantes (SNC). Chaque tableau est composéde 3 niveaux - les caractéristiques d'acides aminés; l'utilisation des acides aminés synonymes correspondants, et l'utilisation des codons synonymes correspondants. En comparant les méthodes existantes qui utilisent les taux de substitution moyenne globale quelle que soit les spécificités des acides aminés dans diverses structures, mon programme fournit une classification àhaute résolution pour des séquences courtes (150-300 pb) parce que les biais dans l'utilisation des codons synonymes àpartir d'environ 8000 trimères d'acides aminés spécifiques des sous-unités de structure secondaire, ont étéextraits avec des substitutions d'acides aminés pris en considération dans chaque trimère spécifique. Pour l'analyse fonctionnelle, le programme crée dynamiquement des données comparatives de 54 genres microbiens basés sur leurs biais dans l'utilisation des codons synonymes d'appariement de trois codons d’ADN (9-mères) identifiés dans une séquence de requête. Le programme applique une analyse en composantes principales basée sur la matrice de corrélation en association avec le partitionnement en k-moyennes aux données comparatives. [RETOMBÉES] Les taux de prédiction correcte de la CDS et les non-CDS étaient de 50 à71% pour les bactéries, et 65 à73% pour les champignons, respectivement. Pour les CMA, 49% des  CDS et 72% des non-CDS ont étécorrectement classés. Ce programme nous permet d'estimer les abondances approximatives des communautés microbiennes associées au CMA. Les résultats de l'analyse fonctionnelle peuvent fournir des informations sur des sites d'interaction moléculaire importants impliqués dans la diversification des séquences et l’évolution des gènes. Les programmes sont disponibles gratuitement sur www.fungalsesame.org.  Mots-clés: sesame, sesame PS function, les caractéristiques d'acides aminés, trois codons ADN 9-mères, structure secondaire, classification taxonomique, analyse fonctionnelle spécifique àla position; Code génétique; Étude Comparative; Génome Mitochondrial

Keyphrases: Sesame, Sesame PS function, Caractéristiques d'acides aminés, Trois codons ADN 9-mères, Structure secondaire, Classification taxonomique, Analyse fonctionnelle spécifique à la position, Code génétique, Étude comparative, Génome mitochondrial