От одномерной к трёхмерной геномике

Исследования Ремо Роса, доцента вычислительной биологии в USC Dornsife, интегрируют две области — геномику и структурную биологию. Они раскрывают механизмы, лежащие в основе того, как белки распознают свои сайты связывания с ДНК, путём перевода последовательностей генома в трёхмерные структуры.

Новый метод анализа генома

Ранее исследователи могли проводить трудоёмкие молекулярные симуляции только для очень коротких сегментов ДНК, например, в 20 пар оснований. Команда Роса разработала вычислительный подход, позволяющий впервые анализировать весь геном — миллионы «букв» — очень быстро. Этот метод стал общедоступным через веб-сервер DNAshape (rohslab.cmb.usc.edu/DNAshape/).

Почему важна 3D-структура

ДНК обычно описывается её одномерной последовательностью букв A, C, G, T. Однако белки распознают ДНК через химические и физические взаимодействия с трёхмерным объектом — двойной спиралью. Новый метод позволяет предсказывать структурные особенности ДНК для массивных последовательностей данных.

Значение для медицины

Это исследование позволит учёным визуализировать, что происходит структурно, когда возникают ошибки и развивается болезнь. Это может иметь далеко идущие последствия для изучения рака, помогая разрабатывать стратегии для понимания эффекта мутаций в связывании белок-ДНК.

Применение и результаты

• Метод уже используется для изучения метилирования ДНК — процесса, который может быть связан с раком.
• Инструменты Роса позволили получить новые данные о том, как родственные транскрипционные факторы связываются с разными участками генома, регулируя гены.
• Исследование открывает путь к анализу структурных особенностей целых геномов за минуты, что ранее было неосуществимо.