Использование сетей для понимания тканеспецифичной регуляции генов

Исследователи из Brigham and Women's Hospital установили, что различные функции тканей возникают из основного биологического механизма, в значительной степени общего для всех тканей, а не из их собственных индивидуальных регуляторов. В статье, опубликованной в Cell Reports, команда под руководством Кимберли Гласс, PhD, объясняет, как они использовали модель PANDA (Passing Attributes between Networks for Data Assimilation) для создания сетевых моделей взаимодействий между факторами транскрипции и генами. Они обнаружили, что наличие различных функций тканей является результатом тонких, тканеспецифичных сдвигов в регуляторной сети. Для каждой из этих тканеспецифичных функций сеть имеет одни и те же основные компоненты, но они по-разному комбинируются с добавлением генетической и экологической информации. Команда проанализировала данные консорциума Genotype-Tissue Expression (GTEx) и другие источники регуляторной информации, чтобы реконструировать и охарактеризовать регуляторные сети для 38 тканей.

PANDA, модель, созданная Гласс и её командой в 2013 году, была уникально подходящей для этого исследования, поскольку она может более точно моделировать взаимодействия между факторами транскрипции — которые помогают контролировать, где, когда и в какой степени активируются гены — и их мишенями. Обобщение сложных взаимодействий между факторами транскрипции и генами является важным шагом для понимания закономерностей в сети, которые объясняют, как регуляция генов приводит к разнообразию специфических функций тканей.

Авторы также отметили, что регуляция специфической функции ткани в значительной степени не зависит от экспрессии факторов транскрипции. Они указывают, что в геноме человека около 30 000 генов, но менее 2 000 из них кодируют факторы транскрипции.

«Для правильного функционирования ткани должно выполняться большое количество процессов, — сказала Гласс. — Вместо активации конкретных факторов транскрипции для выполнения этих различных процессов мы обнаруживаем, что сети, связывающие эти регуляторы с их генами-мишенями, перенастраиваются для более эффективной координации активации этих тканевых функций».

Команда отмечает, что их работа подчеркивает важность учёта контекста конкретных тканей при разработке лекарственных терапий. Учитывая, что различные функции управляются смещёнными регуляторными сетями, это будет важно для понимания потенциальных побочных эффектов лекарств за пределами ткани-мишени.