Ученые смоделировали регуляцию генов с учетом доступности хроматина
Исследователи из Академии математики и системных наук (AMSS) Китайской академии наук совместно с учеными из Стэнфордского и Цинхуаского университетов успешно смоделировали данные о регуляции генов с использованием парных данных об экспрессии и доступности хроматина (PECA) и разработали новые инструменты для выведения контекстно-специфичных регуляторных сетей.
Генная регуляторная сеть описывает биологический процесс связывания белков-транскрипционных факторов в регуляторной области гена-мишени, что влияет на его пространственную и временную экспрессию.
Различные ткани и типы клеток человека происходят из одной и той же последовательности ДНК. Однако только около половины генов транскрибируется в конкретном типе ткани или клеток, что приводит к различной морфологии и функциональности каждого типа клеток.
С появлением высокопроизводительных экспериментов по экспрессии генов вычислительных биологов заинтересовал вывод регуляторных взаимосвязей генов из данных об экспрессии в различных клеточных контекстах, соответствующих разным типам клеток и экспериментальным условиям.
Взаимодействия между регуляторами хроматина, специфичными к последовательности транскрипционными факторами и цис-регуляторными элементами являются главными движущими силами, формирующими контекстно-специфичную структуру хроматина и экспрессию генов.
Однако из-за большого количества таких взаимодействий прямые данные о них часто отсутствуют в большинстве клеточных контекстов.
Данная работа показывает, что путем моделирования согласованных данных об экспрессии и доступности в различных клеточных контекстах можно восстановить значительную часть информации об отсутствующих данных о местах связывания и состояниях хроматина и достичь точных выводов о регуляторных взаимосвязях генов.
Транскрипционная регуляторная сеть, выведенная с помощью PECA, дает детальное представление о том, как транс- и цис-регуляторные элементы совместно влияют на экспрессию генов контекстно-специфичным образом.
Исследователи предложили статистический подход на основе данных PECA в различных клеточных контекстах. Они подчеркнули критическую роль хроматина в регуляции экспрессии генов.
Они проанализировали данные PECA из проекта «Энциклопедия элементов ДНК» (ENCODE) мыши и исследовали интерпретацию генетических вариантов, имеющих отношение к признакам и заболеваниям.