Изучать пространственную структуру укладки ДНК внутри ядер клеток не используя микроскоп - еще десяток лет назад это казалось фантастикой. Разрешающая способность световой микроскопии ограничена половиной длины волны света (~200 нм). Другие технологии (например, STED-микроскопия) позволяют сдвинуть этот предел, но полученное с их помощью изображение имеет свои недостатки. Впрочем, довольно долгое время пространственная «архитектура» генома не считалась значимой характеристикой, ученые сосредоточились на расшифровке последовательностей ДНК (секвенировании). 

В последние годы в генетике сформировался иной подход к геному: это трехмерная сеть, архитектура которой играет важную роль в реализации информации, заложенной в ДНК. Это произошло благодаря появлению метода под названием Hi-C - разрезание и сшивание ДНК, фиксацию ее  в пространстве за счет химических реакций и взаимодействия с окружающими белками — плюс массовое параллельное секвенирование. 

В ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» такими исследованиями занимаются сотрудники сектора геномных механизмов онтогенеза под руководством к.б.н. Вениамина Фишмана. Цель – смоделировать, как уложен геном в известных случаях хромосомных перестроек и, следующий шаг, понять, как это влияет на работу генов и синтез белка.

– Есть целый ряд заболеваний, в первую очередь – наследственные и онкологические патологии, которые вызваны мутациями, никак не затрагивающими сами гены, но нарушающими структуру петель, - рассказал он.​
В своей работе они используют тип моделей, построенных методом «черного ящика». В его основе лежит машинное обучение: в эксперименте измеряют определенные свойства ДНК и загружают их в компьютер. Дальше машина сама находит взаимосвязи между известными параметрами и разными вариантами укладки ДНК, которых тоже известно немало. 

Такой подход обычно не дает понять, как именно последовательности на разных участках генома связаны с физическими свойствами ДНК (в среднем на тестирование одной такой взаимосвязь уходит года три, а их существует множество). То есть, это работа на века, по крайней мере, при нынешних темпах развития науки.

– Поэтому пока мы просто ищем такие взаимосвязи, фиксируем результат, пусть даже не понимая до конца, почему он получился именно таким, - отметил Вениамин Фишман. – Для этого метод «черного ящика» очень хорошо подходит, потому что он выдает очень точные ответы с точки зрения практики.​
Автор: Сергей Исаев.​

Источники

Зачем нужна "карта" ДНК
Академгородок (academcity.org), 16/02/2021

Похожие новости

  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    923
  • 05/03/2021

    Первый за Уралом аппарат С-дуга с возможностью 3D-визуализации поступил в Клинику института лимфологии

    ​В Институте клинической и экспериментальной лимфологии – филиале ИЦиГ СО РАН получен аппарат С-дуга Cios Spin по нацпроекту «Наука», который призван внести вклад в развитие высокотехнологичной медицинской помощи по трем направлениям: сердечно-сосудистая хирургия, травматология и ортопедия, гинекология.
    215
  • 11/02/2021

    Первые результаты работы ЦКП «Биоинформатика»

    ​Специалисты из Курчатовского геномного центра ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» рассказали о роли ЦКП «Биоинформатика» в работе по секвенированию геномов сельскохозяйственных культур и разработке технологии компьютерного фенотипирования растений.
    726
  • 11/02/2021

    «Львиное сердце» помогает биологам следить за эмбрионами мышей

    Новосибирские исследователи хотят увидеть, отличаются ли эмбрионы в инкубаторе от тех, что растут в утробе матери. Сейчас у людей, зачатых при помощи ЭКО, находят общие болезни.
    260
  • 16/12/2020

    Институт цитологии и генетики СО РАН аккредитован на соответствие принципам надлежащей лабораторной практики

    ​​Доклинические испытания на международном уровне. Институт цитологии и генетики СО РАН получил статус соответствия принципам надлежащей лабораторной практики. В научном центре проверяют безопасность новых медикаментов, косметики и пищевых добавок.
    540
  • 15/12/2020

    Новосибирские учёные ищут способы борьбы с депрессией

    ​​Как не впасть в депрессию и не устроить истерику? Новосибирские ученые из Института цитологии и генетики исследуют факторы, которые воздействуют на человека. Первый этап исследований завершили и представили их итоги.
    426
  • 07/12/2020

    Ученые «доработают» восприимчивых к COVID мышей

    Выведенные в России трансгенные мыши, восприимчивые к коронавирусу, переносят болезнь легко. Теперь ученым предстоит «доработать» гены грызунов, чтобы получить для испытаний мышек, болеющих также тяжело, как люди, сообщил Sibnet.
    436
  • 16/02/2021

    Новосибирские учёные исследуют поражающий пшеницу грибок

    В Институте цитологии и генетики СО РАН школьник вместе с учёными проводит опыты с опасным грибком, поражающим урожай пшеницы. Сибирские исследователи хотят доказать, что изучив гены, злаки можно спасти.
    330
  • 15/12/2020

    Как мы стареем: связь митохондриальной ДНК и возраста организма

    ​Почему мы стареем? Можно ли если не остановить, то хотя бы замедлить этот процесс? И с чем он связан? На протяжении многих лет ученые всего мира выдвигают и опровергают разные концепции возрастных изменений.
    910
  • 24/11/2020

    Клеточные технологии помогают в лечении трофических язв

    ​​Сахарным диабетом страдают сотни миллионов обитателей нашей планеты. И по прогнозам экспертов, их число в ближайшие десятилетия заметно вырастет. Одно из распространенных последствий развития этого заболевания - трофические язвы нижних конечностей.
    437