هوش مصنوعی 360 هزار گره اثرگذار را در ژن ها شناسایی کرد
آتی جو: پژوهشگران اولین نقشه کامل از چهارگانه های دی ان ای را ابداع کردند که رشته ای از چارچوب های گره مانند است و نقشی بزرگتر در کنترل خاموش و روشن کردن ژن ها دارد.
به گزارش آتی جو به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، به صورت دقیق تر دی ان ای یک سیستم عامل مخفی را آشکار کرده که شبیه مارپیچ نیست. این کشف ادراک پژوهشگران از قوانین تنظیم کننده ژن ها در سلول های بیمار و سالم را تغییر می دهد.
گروهی از پژوهشگران بین المللی همچون دانشگاه HSE در این مطالعه شرکت نمودند. آنها یک چالش قدیمی را بررسی کردند که شامل اشکال چهارگانه ای بود که به سرعت تشکیل و ناپدید می شدند، به طوریکه می توانستند از ابزارهای سنتی نقشه کشی ژنوم فرار کنند.
تا به حال فقط بخشهایی از فعالیتهای آنها قابل مشاهده بوده است. محققان با بهره گیری از هوش مصنوعی بخشهایی از ژنوم را بازسازی کردند که این چارچوب های ناپایدار دی ان ای از آنجا به وجود می آمدند. نکته مهم تر آنکه آنها یک قاعده تعجب برانگیز کشف کردند که نشان داده است چهارگانه ها به تنهایی عمل نمی کنند.
محققان برای اولین بار نشان دادند این چهارگانه ها به شکل جفت عمل می کنند و بخشهایی از نواحی نخستین ژن را به عنوان عناصر نزدیک دی ان ای که پروسه رونویسی را تقویت می کنند، پیوند می دهند.
چهارگانه ها زمانی تشکیل می شوند که مناطق غنی از گوانین در دی ان ای در لایه های رویهم قرار گرفته پیچیده می شوند و یک گره سه بعدی به وجود می آورند. این ساختارها مانند نشانه هایی عمل می کنند که پروتئین های تنظیم کننده فعالیت ژن را راهنمایی و آنها را به آدرس های ژنتیکی درست هدایت می کنند.
از آنجایی که آزمایش های مختلف زیرمجموعه های مختلف از چهارگانه ها را جذب می کند، یک نقشه کامل تابه حال به وجود نیامده بود. پژوهشگران برای این منظور یک مدل زبانی ژنومیک به نام DNABERT را باردیگر بر طبق داده های مخصوص چهارگانه آموزش دادند.
ماریا پاپتسوا مدیر مرکز تحقیقات و فناوری پزشکی زیستی در دانشگاه HSE می گوید: ما در پژوهش مان DNABERT را بر طبق EndoQuad که بزرگترین مجموعه داده آزمایشی از چهارگانه های تأیید شده است، آموزش دادیم که این امر به ساخت مدل GQ-DNABERT منجر گردید. مدل مذکور توالی دی ان ای را ارزیابی می نماید تا مشخص شود چهارگانه ها در چه مکانی احتمال دارد تشکیل شوند.
این الگوریتم برعکس نمونه های ساده تر زمینه ی اطراف DNA را نیز درنظر می گیرد که این تعیین می کند آیا یک توالی واقعا بشکل چهارگانه تا می شود یا خیر.
این قابلیت به تیم پژوهشی امکان داد تا حدود ۳۶۰ هزار چهارگانه را پیش بینی کنند که این رقم خیلی فراتر از آن چه بود که تنها با روش های آزمایشگاهی شناسایی شده بود.
مدل مذکور تأیید کرد که چهارگانه ها معمولا در پروموترها، یعنی نواحی شروع رونویسی ژن، ظاهر می شوند. اما یافته ای غیرمنتظره نیز آشکار شد. تعداد زیادی از آنها در تقویت کننده های نزدیک شناسایی شدند که در واقع عناصری از دی ان ای هستند که فعالیت ژن را تقویت می کنند.
پژوهشگران دریافتند چهارگانه ها بیشتر اوقات به صورت هم زمان در پروموترها و تقویت کننده ها شکل می گیرند و چارچوب های جفتی می سازند که به صورت مشترک بیان ژن را تنظیم می کنند.
پژوهشگران جهت بررسی نقش زیستی آنها نقشه چهارگانه ها را بر داده های توالی یابی تک سلولی از شش نوع بافت مختلف همپوشانی کردند.
در بافت های سالم، این جفت های پروموتر–تقویت کننده با ژن هایی مرتبط بودند که نقش های اختصاصی بافتی داشتند؛ مانند عملکردهای عصبی در مغز، پاسخ های ایمنی در خون، و فعالیتهای اپی تلیالی در روده.
اما سلول های توموری داستان بطورکامل متفاوتی داشتند. در حالیکه تعداد جفت های چهارگانه تقریبا مشابه باقیمانده بود، ژن های تحت کنترل آنها به صورت قابل ملاحظه ای بسمت برنامه های رشد عمومی تغییر جهت دادند
خلاصه اینکه آنها یک چالش قدیمی را بررسی کردند که شامل اشکال چهارگانه ای بود که به سرعت تشکیل و ناپدید می شدند، به طوریکه می توانستند از ابزارهای سنتی نقشه کشی ژنوم فرار کنند. تابحال فقط بخشهایی از کارهای آنها قابل مشاهده بوده است. از آنجا که آزمایش های مختلف زیرمجموعه های مختلف از چهارگانه ها را جذب می کند، یک نقشه کامل تابه حال به وجود نیامده بود.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب