هوش مصنوعی ۳۶۰ هزار گره اثرگذار را در ژن ها شناسایی کرد
به گزارش کارا پیام، محققان 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 کارا پیام به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، بطور دقیق تر دی ان ای یک سیستم عامل مخفی را آشکار کرده که شبیه مارپیچ نیست. این کشف ادراک محققان از قوانین تنظیم کننده ژن ها در سلول های بیمار و سالم را تغییر می دهد.
گروهی از محققان بین المللی همچون دانشگاه HSE در این تحقیق 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 کارهای آنها قابل مشاهده بوده است. محققان با استفاده 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 آن که آنها یک قاعده تعجب برانگیز کشف کردند که نشان میدهد چهارگانه ها به تنهایی عمل نمی کنند.
محققان برای اولین بار نشان دادند این چهارگانه ها بصورت جفت عمل می کنند و بخشهایی از نواحی آغازین ژن را بعنوان 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. محققان 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 به صورت چهارگانه تا می شود یا خیر.
این قابلیت به تیم پژوهشی امکان داد تا حدود ۳۶۰ هزار چهارگانه را پیشبینی کنند که این رقم بسیار فراتر از آن چه بود که تنها با روش های آزمایشگاهی شناسایی شده بود.
مدل مذکور تأیید کرد که چهارگانه ها به طور معمول در پروموترها، یعنی نواحی آغاز 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 حقیقت عناصری از دی ان ای هستند که فعالیت ژن را تقویت می کنند.
پژوهشگران دریافتند چهارگانه ها بیشتر اوقات بطور هم زمان در پروموترها و تقویت کننده ها شکل می گیرند و چارچوب های جفتی می سازند که بطور 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 کارهای اپی تلیالی در روده.
اما سلول های توموری داستان بطورکامل متفاوتی داشتند. در صورتیکه تعداد جفت های چهارگانه تقریبا مشابه باقیمانده بود، ژن های تحت کنترل آنها بطور شایان توجهی به سوی برنامه های رشد عمومی تغییر جهت دادندآنها 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 آنجاییکه آزمایش های مختلف زیرمجموعه های مختلف از چهارگانه ها را جذب می کند، یک نقشه کامل تابه حال به وجود نیامده بود.
منبع: كارا پیام
این مطلب کاراپیام را پسندیدین؟
(1)
(0)
مطالب مرتبط جدید کاراپیام
نظرات بینندگان کاراپیام در مورد این مطلب