Российские биоинформатики обучили нейросеть предсказывать пространственную укладку генома по одной лишь последовательности ДНК. Проект «Химера», проанализировавший данные 22 видов живых организмов, не только подтвердил уже известные науке принципы клеточной архитектуры, но и выявил ранее неизвестные закономерности, регулирующие работу генетического аппарата внутри ядра.
Двухметровая цепочка ДНК в каждой человеческой клетке сжата до размеров нескольких микрометров, и эта плотная упаковка определяет специализацию тканей. Разница между клетками организма кроется не в наборе генов, а в способе их пространственной организации. Разработка ученых из Сколтеха позволяет превратить линейную последовательность нуклеотидов в детальную карту контактов, показывающую, какие участки генома прижаты друг к другу.
В отличие от моделей, нацеленных исключительно на точность прогноза, «Химера» служит инструментом фундаментального познания. Обучение на широком спектре видов — от дрожжей до млекопитающих — позволило нейросети уловить эволюционные паттерны: структура геномов оказалась зеркалом биологического родства организмов. При этом система обнаружила специфические механизмы укладки, которые ранее ускользали от внимания исследователей.
У дрозофилы алгоритм нашел неизвестный ранее «изолятор» — сигнальную последовательность, разделяющую участки генома, работающую в связке с пока не идентифицированными белками. У одноклеточной амебы диктиостелиума влияние на структуру ДНК, согласно расчетам сети, оказывает направление «чтения» соседних генов. Эти результаты теперь ждут экспериментального подтверждения в лабораториях, так как понимание архитектуры ядра открывает новые возможности в медицине и изучении процессов развития организма.
Комментарии (0)
Пока нет комментариев. Будьте первым!