Алексей Кузнецов Опубликована сегодня в 15:38 Когда ДНК говорит шёпотом: учёные расшифровали язык, по которому клетки выбирают свою судьбу Исследователи FMI с помощью ИИ раскрыли механизм, по которому ДНК задаёт тип клетки — NGN2 и MyoD1 Одна из самых захватывающих тайн биологии — как стволовые клетки превращаются в клетки конкретных типов: мышечные, нервные или другие. Ведь каждая клетка человеческого организма несёт один и тот же генетический код, но использует его по-разному. Недавнее открытие, сделанное в Институте биомедицинских исследований Фридриха Мишера (Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research, FMI) в швейцарском Базеле, приблизило учёных к разгадке этого процесса. Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell. Как одна и та же ДНК задаёт разные судьбы клеткам Несмотря на одинаковый набор генов, клетки выполняют совершенно разные функции. Такую специализацию определяют факторы транскрипции — белки, которые "включают" или "выключают" нужные участки ДНК. Они связываются с определёнными последовательностями, запуская процесс считывания генов. Но долгое время оставалось непонятным, как именно факторы находят свои цели, ведь нужные последовательности повторяются по всему геному. Чтобы разобраться, как работает этот механизм, швейцарские исследователи сосредоточились на двух родственных факторах транскрипции — NGN2 (нейрогенин-2) и MyoD1. Первый участвует в превращении клеток в нейроны, второй — в образовании мышечных волокон. Учёные поочерёдно активировали их в клетках и наблюдали, как изменяются участки ДНК и какие гены начинают "работать". "Связывание факторов транскрипции с ДНК зависит не только от её последовательности, но и от степени открытости участка и от присутствующих белков-партнёров", — отмечают авторы исследования. Выяснилось, что факторы действуют как "первопроходцы", способные раскрывать даже плотно упакованную ДНК, чтобы запустить нужные гены. Иногда достаточно одной изменённой "буквы" в генетическом коде, чтобы фактор не смог прикрепиться — и судьба клетки изменилась. Как искусственный интеллект помог расшифровать "язык ДНК" Когда учёные поняли, что поведение факторов транскрипции подчиняется определённым закономерностям, они решили использовать машинное обучение. Алгоритм обучили распознавать, где и в какой форме NGN2 и MyoD1 связываются с ДНК. "Мы обучили модель на тысячах участков генома и смогли предсказать, какие из них активируются для нейронного или мышечного пути развития", — пояснили исследователи FMI. Модель оказалась удивительно точной: она предсказывала результаты экспериментов не только в культурах клеток, но и в живом организме мыши. По сути, алгоритм расшифровал "грамматику ДНК" — набор правил, объясняющих, почему одни гены включаются, а другие остаются неактивными. Сравнение: NGN2 и MyoD1 Source: https://www.newsinfo.ru/articles/kogda-dnk-govorit-shepotom-1pt/945136/