¹Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук, Иркутск, Россия
²Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия
³Байкальский государственный университет, Иркутск, Россия

Аннотация. Сравнительный функциональный анализ геномов прокариот является одним из ключевых направлений биоинформатики, однако практическая реализация таких исследований часто сталкивается с техническими барьерами. Так, автоматическая аннотация геномов широко распространенной платформой Rapid Annotations using Subsystems Technology осложняется тем, что стандартные выгрузки не содержат сведений о системном и категориальном уровнях иерархии базы данных подсистем. Восполнение этого пробела требует либо написания специализированных скриптов, либо трудоемкой ручной обработки данных, сужая круг специалистов, способных применять данные подходы. В настоящей работе представлена интерактивная веб-платформа, автоматизирующая сравнительный анализ функциональных профилей прокариот на основе аннотаций указанной системы. Разработанное решение реконструирует полную иерархическую структуру классификации и объединяет три функциональных модуля: классификацию геномных функций согласно иерархии базы данных, расчет агрегированных значений функций в пределах выбранных категорий и систем, а также статистический анализ с применением методов понижения размерности, кластеризации и оценки значимости групп. Высокая скорость вычислений достигнута за счет внедрения оптимизированных табличных структур. Апробация платформы выполнена на двадцати сборках геномов бактерий класса Saccharimonadia, реконструированных из метагеномных данных. Кластеризация по полному набору систем продемонстрировала согласованность с результатами филогенетического анализа, расчета средней нуклеотидной идентичности и профилирования ортологов из Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG). Анализ специализированных функциональных категорий позволил выявить экологически обусловленные адаптационные стратегии бактерий. Платформа устраняет технические барьеры при работе с результатами автоматической аннотации, обеспечивая прозрачность и воспроизводимость сравнительной геномики для исследователей без навыков программирования. Исходный код опубликован в открытом репозитории по ссылке https://github.com/DariaGI/FuncAnnoClust.

Ключевые слова: сравнительная геномика, функциональный анализ, RAST, SEED, метаболические профили, веб-приложение, многомерная статистика, прокариоты