Биомедицинские инженеры разработали вычислительную модель для лучшего понимания геномов

Биомедицинские инженеры создали вычислительную модель, которая поможет биологам чётко определять значимость различий между разными геномами — сложными последовательностями ДНК и РНК, лежащими в основе всех живых организмов. Результаты будут опубликованы 31 марта в открытом журнале PLoS Computational Biology.

Международная команда исследователей из Университета Вирджинии (США), Вагенингенского университета (Нидерланды) и Центра исследования инфекций Гельмгольца (Германия) продемонстрировала свой подход, сосредоточившись на патогене Pseudomonas aeruginosa — бактерии, вызывающей около 10% внутрибольничных инфекций. Эта бактерия особенно опасна для жертв ожогов, пациентов с муковисцидозом или людей с ослабленным иммунитетом, и новый подход является важным первым шагом к улучшению их лечения.

В последние годы исследователи картируют геномы множества организмов и теперь могут измерять активность конкретных генов во всём геноме одновременно и в различных условиях. Развивающаяся область системной биологии интегрирует эту информацию в вычислительные модели. Хотя эти модели можно использовать для прогнозирования того, какие гены критически важны для различных клеточных функций (например, как клетки отреагируют на лекарство или как быстро будут расти в разных средах), у науки всё ещё есть ограничения.

"К сожалению, по мере создания этих моделей некоторые различия между моделями двух клеток или двух бактерий могут быть артефактом самого процесса построения модели", — сказал Джейсон Папин, один из авторов и доцент биомедицинской инженерии в Университете Вирджинии. — "Наша статья представляет подход к согласованию двух моделей, чтобы можно было быть уверенным, что различия действительно присутствуют в живых системах. С согласованными моделями можно затем задавать очень конкретные вопросы, например, какие гены, уникальные для каждой бактерии, необходимы для некоторых базовых процессов".

Чтобы продемонстрировать эффективность своего подхода, исследователи сравнили патоген Pseudomonas aeruginosa (одну из основных устойчивых к антибиотикам бактерий) с непатогеном Pseudomonas putida. Согласованные модели прояснили, как явные различия между геномами бактерий соотносятся с различиями в функциях клеток.