دانشمندان با کمک هوش مصنوعی موفق شدهاند برای نخستینبار نقشهای جامع از ساختارهای ناپایدار و گرهمانند DNA موسوم به «کوادروپلکس» تهیه کنند؛ ساختارهایی که نقشی کلیدی در روشن و خاموش شدن ژنها ایفا میکنند و در سلولهای سرطانی رفتاری متفاوت از سلولهای سالم دارند.
این پژوهش که با مشارکت یک تیم بینالمللی از جمله محققان دانشگاه HSE انجام شده، درک دانشمندان از تنظیم ژنها را بهطور اساسی تغییر میدهد. کوادروپلکسها ساختارهایی سهبعدی هستند که در نواحی غنی از گوانین DNA شکل میگیرند، اما بهدلیل ناپایداری بالا، تاکنون شناسایی آنها در مقیاس کل ژنوم بسیار دشوار بوده است.
پژوهشگران برای حل این مشکل، یک مدل هوش مصنوعی به نام GQ-DNABERT را توسعه دادند که بر پایه دادههای بزرگترین پایگاه تأییدشده کوادروپلکسها آموزش دیده است. این مدل نهتنها توالی DNA، بلکه زمینه ژنتیکی اطراف آن را نیز بررسی میکند تا پیشبینی دقیقتری از محل شکلگیری این ساختارها ارائه دهد.
نتیجه این کار، شناسایی حدود ۳۶۰ هزار کوادروپلکس در ژنوم انسان بود؛ عددی که بسیار فراتر از توان روشهای آزمایشگاهی پیشین است. بررسیها نشان داد این ساختارها اغلب در نواحی آغاز رونویسی ژنها (پروموترها) ظاهر میشوند، اما یافته شگفتانگیز این بود که تعداد زیادی از آنها در «افزایندهها» یا enhancerها نیز وجود دارند؛ بخشهایی از DNA که فعالیت ژنها را تقویت میکنند.
برای نخستینبار مشخص شد که کوادروپلکسها معمولاً بهصورت جفتی عمل میکنند و پروموترها را به افزایندههای مجاور متصل میسازند تا بیان ژنها را بهطور هماهنگ تنظیم کنند. تحلیل دادههای تکسلولی از شش نوع بافت نشان داد در سلولهای سالم، این جفتها با عملکردهای تخصصی هر بافت مرتبطاند، اما در سلولهای سرطانی، همان ساختارها ژنهایی را فعال میکنند که به رشد سریع و تقسیم مداوم سلولها کمک میکنند.
به گفته پژوهشگران، این کشف میتواند راه را برای طراحی درمانهای ضدسرطانی جدیدی هموار کند که بهطور هدفمند این ساختارهای DNA را نشانه میگیرند. نتایج این مطالعه با حمایت مرکز پژوهش هوش مصنوعی HSE منتشر شده و در مجله علمی Nucleic Acids Research به چاپ رسیده است.
کد خبر ۲۱۲۰۴۱۰۰۶.۰۶۱
منبع: اینترستینگ اینجیرینگ
