Новый метод предсказания регуляторов генов через структуру хромосомы
Европейский проект GENNETEC разработал новый подход для точного определения транскрипционных факторов — молекул, которые включают или выключают гены. Это позволяет лучше понять работу генетических сетей в здоровье и при болезнях, таких как рак.
Проблема старых методов
Традиционный способ поиска регуляторов генов основан на поиске специфических коротких последовательностей ДНК, с которыми связываются факторы. Однако этот метод даёт много ложноположительных результатов, что делает исследования долгими и дорогими.
Решение: периодичность в расположении генов
Исследователи GENNETEC обнаружили, что гены, реагирующие на один и тот же транскрипционный фактор, часто расположены вдоль хромосомы с периодическими интервалами.
- Это связано со способом упаковки ДНК в ядре клетки.
- Численное моделирование показало, что такое периодическое расположение помогает определить трёхмерную структуру свернутой хромосомы.
- В итоге связанные гены оказываются физически близко друг к другу, что оптимизирует их экспрессию.
«Мы обнаружили чёткую связь между структурой хромосомы и экспрессией генов, — говорит координатор проекта Франсуа Кепч. — Связь, которую теперь можно очень точно предсказать».
Удвоенная точность предсказаний
Комбинируя новый позиционный предиктор (на основе расположения генов) со стандартным последовательностным предиктором, учёные смогли определять новые связи «ген-регулятор» гораздо эффективнее.
«Комбинация двух предикторов позволяет нам удвоить специфичность прогноза, сократив ложные срабатывания», — отмечает Кепч.
Практическое применение
- Партнёр консорциума, компания NorayBio, разрабатывает коммерческий программный пакет для исследователей.
- Упрощённая версия ПО будет доступна бесплатно.
Фундаментальное значение
Полученные insights применимы не только в биологии. Понимание динамики сложных систем, подобных геному, может вдохновить на создание нового поколения алгоритмов для решения комплексных задач в других областях.
«Клетки имеют всего один геном, но с его помощью справляются с множеством вызовов, — говорит Кепч. — Мы можем использовать это биологическое решение как вдохновение».