Геном часто описывают как «инструкцию по эксплуатации» организма, но значительная часть этого руководства до сих пор остаётся для науки плохо читаемой. Особенно это касается сложных участков ДНК, где работают так называемые гены‑руководители. Исследователи из Колумбийского университета (США) создали компьютерный алгоритм, который помогает расшифровывать именно такие трудные фрагменты. Это может приблизить к пониманию того, как ДНК управляет ростом, развитием и риском серьёзных заболеваний.
Особое внимание учёных привлекают гомеозисные гены Hox — «архитекторы» тела. Они задают план будущего организма: где будет голова, где — конечности, как сформируются те или иные отделы. Hox‑гены кодируют транскрипционные факторы — белки, которые включают и выключают десятки других «исполнительных» генов. По логике, каждый такой белок должен узнавать и активировать строго свои участки ДНК. Но десятилетия исследований показали парадокс: Hox‑белки могут связываться практически с любыми последовательностями, а не только со своими «главными мишенями».
В 2015 году команда доктора Манна обнаружила, что транскрипционные факторы действительно взаимодействуют с множеством участков ДНК, просто часть связей намного слабее других. Эти «неосновные» контакты всё равно меняют активность генов, но их было крайне сложно системно описать. Ранее учёные применяли метод SELEX, сочетая лабораторный отбор последовательностей с вычислениями, однако он не давал полной картины.
Новый алгоритм No Read Left Behind (NRLB) как раз и создан для того, чтобы «ничто не пропало из виду». Он позволяет моделировать сразу весь спектр взаимодействий — от очень слабых до сверхпрочных — и с гораздо большей точностью, чем прежние подходы. По словам одного из авторов, доктора Буссемейкера, NRLB впервые смог объяснить поведение всех ранее изученных последовательностей ДНК, с которыми связывались факторы.
Практический эффект в том, что теперь можно точнее изучать участки генома, ассоциированные с болезнью Паркинсона, шизофренией, аутизмом и другими сложными нарушениями. Алгоритм помогает увидеть, как конкретные транскрипционные факторы «подходят» к этим зонам и запускают или изменяют их работу. По мнению доктора Манна, понимание этих механизмов станет ключом к тому, чтобы в будущем научиться целенаправленно вмешиваться в регуляцию генов и снижать наследственный риск тяжёлых заболеваний, сообщает scientificrussia.ru.
Читайте также: