Масштабная оценка алгоритмов расчёта средней нуклеотидной идентичности

Средняя нуклеотидная идентичность (ANI) представляет собой метод вычислительного анализа, который может применяться для определения видовых границ архей и бактерий. Расчёт ANI обычно включает фрагментацию геномных последовательностей, поиск и выравнивание нуклеотидных последовательностей, а также вычисление их идентичности. В исходном алгоритме расчёта ANI в качестве поисковой системы использовали программу BLAST. Позднее был разработан усовершенствованный алгоритм ANI под названием OrthoANI, учитывающий концепцию ортологии. В настоящем исследовании сравнили четыре алгоритма расчёта ANI: ANIb (алгоритм ANI с использованием BLAST), ANIm (ANI с использованием MUMmer), OrthoANIb (OrthoANI с использованием BLAST) и OrthoANIu (OrthoANI с использованием USEARCH), применив их к более чем 100 000 пар геномов различного размера. При сравнении с ANIb, который считается стандартным методом, OrthoANIb и OrthoANIu продемонстрировали хорошую корреляцию во всём диапазоне значений ANI. Для значений ANI менее 90% корреляция с результатами ANIm была слабой. ANIm и OrthoANIu выполнялись на порядок быстрее, чем ANIb. При анализе геномов размером более 7 Мпн время выполнения ANIm и OrthoANIu было соответственно в 53 и 22 раза меньше, чем время выполнения ANIb. Таким образом, метод OrthoANIu позволяет значительно ускорить расчёт ANI без потери точности. Веб-сервис для расчёта OrthoANIu между двумя геномными последовательностями доступен по адресу http://www.ezbiocloud.net/tools/ani. Для крупномасштабных расчётов и интеграции в биоинформатические конвейеры доступна отдельная программа на JAVA для загрузки по адресу http://www.ezbiocloud.net/tools/orthoaniu.