Как включать и выключать гены комара?

Ученые используют машинное обучение для идентификации важных последовательностей ДНК в геноме комара, которые регулируют развитие и поведение клеток насекомого.

Исследование, финансируемое Национальными институтами здравоохранения (NIH), может иметь значение для борьбы с болезнями, потенциально облегчая усилия по использованию генной инженерии для контроля популяций комаров или создания комаров со сниженной способностью передавать такие заболевания, как малярия, людям.

Проект финансируется грантом в $449 000 от Национального института аллергии и инфекционных заболеваний и фокусируется на Anopheles gambiae — важном переносчике малярии.

Использование машинного обучения для интерпретации генома комара

В геноме каждого растения и животного есть регуляторные "переключатели" — последовательности ДНК, контролирующие поведение генов, определяющие, когда и где в организме разные гены включаются и выключаются.

Более десяти лет команда работает с Центром вычислительных исследований UB над созданием базы данных REDfly, содержащей более 5600 регуляторных последовательностей для другого вида насекомых — плодовой мушки Drosophila melanogaster. Теперь они используют этот массив информации, чтобы больше узнать о регуляторных механизмах в геноме комара.

Вместе с компьютерным ученым из Университета Иллинойса команда разработала программное обеспечение SCRMshaw, которое изучает регуляторные последовательности в REDfly, а затем ищет в геномах других насекомых строки ДНК со сходствами. Программа успешно идентифицировала регуляторные последовательности у комаров, которые не похожи на последовательности Drosophila для человеческого глаза, но обладают схожими чертами.

Раннее применение SCRMshaw

Используя SCRMshaw у комаров, исследователи смогли идентифицировать некоторые регуляторные последовательности, которые могут вызывать смещение активности сети генов от средней линии вентрального нервного шнура (аналога человеческого спинного мозга) к латеральным областям во время формирования эмбриона комара Aedes aegypti, переносчика вирусов Зика, лихорадки денге и чикунгуньи.

Эта работа, опубликованная 21 июня в журнале Developmental Biology, демонстрирует, как SCRMshaw может точно определять регуляторные последовательности у видов, отличных от Drosophila.

Следующий шаг — использование нового финансирования NIH для масштабного поиска регуляторных элементов в Anopheles gambiae. Усилия будут поддержаны дальнейшим развитием базы данных REDfly, которое финансируется грантом в $1.2 млн от Национального института общих медицинских наук (часть NIH) и грантом в $447 000 от Национального научного фонда.