Организация хромосомы появляется из 1-D образцов: Ученые используют эпигенетические отметки, чтобы предсказать, как ДНК сворачивается

Исследователи, базирующиеся в Центре Риса Теоретической Биологической Физики (CTBP), построили компьютерные модели, чтобы проанализировать эпигенетические отметки, которые включают белки, связанные с ДНК, а также химическими модификациями к белкам гистона. Они получили информацию, закодированную в этих маркировках, чтобы предсказать, как хромосомы сворачиваются в трех измерениях.Их результаты двигают область поближе генетики к способности предсказать свернутую структуру всех геномов, которые могли когда-нибудь помочь определить misfolding-связанные генетические заболевания.Работа появляется на этой неделе на Слушаниях Национальной академии наук.

Упакованный в ядро, ДНК сворачивается в функциональную форму, которая отличается по различным типам клеток. Поскольку каждая клетка в организме содержит ту же самую ДНК, эпигенетические отметки помогают ему найти правильную форму для типа клетки, которую это населяет.«Что-то сверху генетического кода говорит клетку, что он, как предполагается, и определяет, какие части хромосомы будут прочитанными в любой момент времени», сказал биофизик Питер Уолайнс, соавтор бумаги. «Это так называемые эпигенетические отметки».

Коллективно, эпигенетические отметки помогают упаковать геном в свободные, но высоко организованные отделения, которые он принимает во время межфазы, рабочего «среднего возраста» в жизни клетки. Эти отделения приносят связанные с транскрипцией гены в непосредственную близость и позволяют им общаться и функционировать.Эпигенетические отметки могут быть показаны установленной техникой под названием упорядочивание ЧИПА, которое наносит на карту связывающие участки белка вдоль ДНК.

«Мы не понимаем точно, как геном отмечен, но мы можем измерить его посредством упорядочивания ЧИПА, которое стало довольно прямым экспериментом», сказал Уолайнс. «Таким же образом то, что мы можем рассмотреть генетический код (ДНК), мы можем также измерить эти отметки непосредственно во многих различных клетках. Они стали следующим слоем последовательности на геноме».«Это – другой ряд информации», сказали соавтор и биофизик Хосе Оначик. «Каждая ДНК Ваших клеток – то же самое.

Однако у различных видов клеток есть различная эпигенетика, таким образом, их характер экспрессии отличается».Авторы Co-лидерства и постдокторанты Райса Мишель Ди Пьерро и Райан Ченг использовали упорядочивающие ЧИП данные для человеческой клетки лимфовзрыва, которая исследует 84 различных связывающих белка ДНК и 11 химических модификаций гистонов.

Белки гистона помогают организовать геном, действуя как шпульки, вокруг которых ДНК обертывает.Используя данные из просто некоторых хромосом, они обучили таможенную нейронную сеть под названием MEGABASE (Максимальная Энтропия Геномная Аннотация от Биомаркеров, Связанных со Структурными Ансамблями) производить последовательность типов хроматина. Это показало, как эпигенетические отметки были связаны с отделениями, сказали они.

После того, как обученный, они утвердили модель MEGABASE, кормя его данными из остающихся хромосом. Это произвело новый набор структурных типов для анализа командой Райса программа MiChroM, кузен энергетического пейзажного алгоритма лаборатории AWSEM, который предсказывает структуры белков. Алгоритм MiChroM предсказал 3D структуры хромосом.«Наши результаты поддерживают идею, что разделение в хромосомах является результатом разделения фазы различных типов хроматина в ядре, как разделение нефти и воды», сказал Ченг.

Когда исследователи уменьшили оригинальный набор данных до просто 11 маркировок гистона и выполнили вычисления снова, результаты только незначительно отличались. В конечном счете они решили, что одни только данные о гистоне достаточны, чтобы предсказать форму хромосомы. «Есть четко определенный кодекс, который соединяет маркировки гистона со структурой», сказал Di Pierro. «Это хорошо сохранено, таким образом, вероятно, что у этого есть функция».Чтобы утвердить их теорию, исследователи сравнили свои результаты с картами контакта лимфобластных клеток, произведенных ИКОТОЙ.

Эта экспериментальная техника, которая использует высокую пропускную способность, упорядочивающую, чтобы определить складные образцы в ДНК, была развита соавтором Эрезом Либерманом Эйденом, директором Центра Бэйлора Архитектуры Генома и главного следователя в CTBP.«В данной статье говорится, что мы можем взять одномерную информацию о гистонах и использовать ее с нашими инструментами больших данных, чтобы предсказать трехмерную структуру», сказал Уолайнс.

Их успех получает команду ближе к конечной цели теории, которая предсказывает архитектуру всего генома. Однако курица или проблема яйца остаются: хроматин сворачивается из-за маркеров, или маркеры появляются из-за сворачивания?

«Это – вся часть нашего восхищения тем, как жизнь работает», сказал Di Pierro. «Это – красивая проблема».


Назад

Непоследовательные сахарные рекомендации вызывают вопросы

Далее

Структура ресниц играет главную роль в определении восприимчивости к дефектам нервной трубки: Новое исследование показывает, что неподходящий methylation Septin2 (белок, который регулирует структуру ресниц) связан с повышенным риском наличия врожденного дефекта нервной трубки

7 комментариев

  1. Истлентьева Элеонора

    твою запретил . гей парад в киеве туда иди.

  2. Kazel

    пись пись вышел . ради путина мать продал и совесть

  3. Рыжова Дарья

    аленям просто не говорят, что это коронавирус, а о жертвах умалчивают, как на донбассе

  4. Kaziramar

    в колядках идолы не упоминаются, а про верующих смешно читать, у вас не все попы верующие начиная с самого главного который бухлишком и сигаретами по льготам от государства барыжит

  5. Якимова Мария

    законное? а почему их рашка еще не признала?))))

  6. Янин Пимен

    ты нюхал ад ?

  7. Mavekelv

    да же ты сойдешь . умных не бывает без дураков

Добавить комментарий