Zaawansowany model przewiduje architekturę genów na podstawie pozycji nukleosomów

DNA — cząsteczka przenosząca informację genetyczną wszystkich żywych organizmów — jest upakowany w komórkach w złożony sposób, który umożliwia jej efektywne funkcjonowanie. Nukleosomy ułatwiają zagęszczanie DNA, a także odgrywają kluczową rolę w regulacji ekspresji genów i innych procesów biologicznych.

Zespół naukowców kierowany przez dr Modesto Orozco z IRB Barcelona opracował zaawansowaną technikę obliczeniową do przewidywania architektury genów na podstawie pozycji nukleosomów. Metoda łączy podejście eksperymentalne z technikami uczenia maszynowego i teorią transmisji sygnału. Badanie było opublikowany w dzienniku Badania kwasów nukleinowych.

Model predykcyjny, który może konkurować z metodami eksperymentalnymi

W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy stosowali techniki eksperymentalne, takie jak MNase-seq, do mapowania nukleosomów. Model opracowany przez zespół dr Orozco wykorzystuje informacje o sekwencji DNA i charakterystykę fizyczną nie tylko do odtwarzania danych eksperymentalnych, ale także do szybszego i dokładniejszego przewidywania lokalizacji nukleosomów.

„Precyzja naszego modelu jest porównywalna z precyzją najbardziej zaawansowanych metod eksperymentalnych” – mówi dr Orozco, kierownik laboratorium modelowania molekularnego i bioinformatyki w IRB Barcelona i profesor zwyczajny na Uniwersytecie w Barcelonie.

Implikacje dla regulacji genów i biomedycyny

Badanie pokazuje, że na architekturę nukleosomów duży wpływ ma sekwencja DNA i sygnały fizyczne emitowane przez końce genów. Sygnały te określają położenie pierwszego i ostatniego nukleosomu (+1 i -ostatni), a także wpływają na położenie nukleosomów wzdłuż genu.

„Nasza praca sugeruje, że struktura nukleosomu może wpływać na ekspresję genów w sposób bardziej złożony, niż sądziliśmy” – dodaje dr Alba Sala. student IRB Barcelona i pierwszy autor badania.

Podejście to ma kluczowe znaczenie dla przyszłych badań nad wpływem zmian w strukturze chromatyny na występowanie chorób. Dzięki lepszemu zrozumieniu organizacji DNA i nukleosomów naukowcy mogą zidentyfikować nowe cele terapeutyczne i opracować skuteczniejsze metody leczenia.