Совместная разработка учёных ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Новосибирского государственного университета и университета им. Мартина Лютера (Германия) позволяет существенно оптимизировать обработку данных сложных геномных исследований. Инновационное решение открывает новые горизонты в изучении молекулярных взаимодействий.
Прорыв в расшифровке ДНК-регуляции
Уникальный алгоритм выявляет совместно расположенные мотивы в ДНК — участки связывания регуляторных белков, управляющих транскрипцией. Обнаружение пар соседних мотивов даёт учёным возможность прогнозировать взаимодействия транскрипционных факторов на этапе анализа ДНК-последовательностей и изучать их роль в жизненно важных процессах.
Клеточный механизм: от нуклеотидов к функциям
Миллиарды клеток организма непрерывно синтезируют белки, ответственные за перенос кислорода, иммунную защиту и другие функции. Инструкции для этих процессов зашифрованы в ДНК с помощью четырёх нуклеотидов, формирующих гены. Клеточную судьбу определяют регуляторные элементы, где специфические последовательности ("мотивы") распознаются транскрипционными факторами, активируя или блокируя считывание генов.
Решение дорогостоящей проблемы геномики
Дорогостоящий метод ChIP-seq традиционно требует множества экспериментов для изучения парных взаимодействий белков-регуляторов, поскольку они функционируют совместно. Новинка сибирских и немецких исследователей кардинально меняет подход: "Наш метод определяет партнёрские белки и их участки связывания по данным всего одного ChIP-seq эксперимента, включая случаи перекрытия мотивов, что экономит сотни тысяч рублей и драгоценное время", — подчеркивает Виктор Левицкий, кандидат биологических наук ИЦиГ СО РАН и НГУ.
Проверка эффективности и сферы применения
Эффективность софта подтверждена анализом 164 общедоступных ChIP-seq экспериментов. Технология особенно полезна для изучения белок-белковых взаимодействий: "Транскрипционные факторы взаимодействуют через смежные мотивы, а наш алгоритм даёт ключевые подсказки для дальнейших исследований, сокращая затраты", — отмечает доктор биологических наук Татьяна Меркулова из ФИЦ ИЦиГ СО РАН.
Перспективы практического использования
Программа запатентована и готова к внедрению. Обширные открытые базы ChIP-seq данных (десятки тысяч экспериментов по разным тканям и регуляторам) создают идеальные условия для применения алгоритма. Решение позволит находить новых партнёров для известных белков, критически важных для иммунного ответа и других физиологических функций.
