SegPore: новый инструмент для точного обнаружения модификаций РНК по нанопоровым сигналам

Исследователи из Университета Восточной Финляндии и Университета Аалто разработали вычислительный фреймворк SegPore, повышающий точность обнаружения модификаций РНК по данным прямого нанопорового секвенирования РНК. Исследование опубликовано в eLife.

Модификации РНК — ключевые эпигенетические регуляторы экспрессии генов, участвующие в дифференцировке клеток, реакции на стресс и развитии заболеваний. Прямое нанопоровое секвенирование РНК (Oxford Nanopore Technologies) позволяет детектировать эти модификации на уровне одной молекулы, измеряя электрический ток при прохождении РНК через пору. Однако точная идентификация модификаций остаётся сложной задачей из-за высокого уровня шума и структурной сложности исходных сигналов.

SegPore представляет собой иерархическую «белую» (white-box) модель сегментации, которая точнее отражает молекулярный процесс генерации нанопорового сигнала. Модель основана на гипотезе «дрожащей» (jiggling) транслокации: моторный белок может вызывать лёгкие колебательные движения молекулы РНК вперед-назад при прохождении через пору, а не строго однонаправленное движение.

Моделируя эти динамические помехи от моторного белка, SegPore достигает превосходной точности сегментации и улучшает последующее обнаружение модификаций РНК по сравнению с существующими методами.

«Мы обнаружили, что моторный белок может двигать молекулу РНК как вперёд, так и назад. Моделируя этот динамический процесс, мы создали прозрачную «белую» модель, которая превосходит современные методы на данных in vitro транскрипции», — говорит руководитель исследования д-р Лу Ченг.

SegPore обеспечивает более надёжную интерпретацию данных секвенирования отдельных молекул, открывая путь для углублённого изучения ландшафтов модификаций РНК и их роли в здоровье и болезнях.