Генетики створили алгоритм для ідентифікації осцилюючих генів

Група генетиків і фахівців з біологічної статистики та інформатики з Вісконсинського університету в Мадісоні розробила статистичний підхід для ідентифікації популяцій осцилюючих генів і побудови картини їх довготривалої динаміки. Вчені реалізували свій підхід у вигляді алгоритму «Oscope» мовою програмування R (доступний для вільного скачування тут). На думку дослідників це дасть можливість максимально точно на даний момент «картувати» більшість існуючих осцилюючих генів, а також з'ясувати їх роль на ранніх стадіях розвитку організмів. Роботу опубліковано в журналі.


Вчені застосували абсолютно оригінальний підхід, що базується на секвенуванні РНК окремих клітин - у цьому методі визначається первинна структура молекули РНК з попередньо ізольованих одиничних клітин. Саме по собі секвенування РНК вже давно застосовується для виявлення конкретних груп осцилюючих генів, але воно не дозволяло побачити всі взаємодіючі і, ймовірно, взаємопов'язані системи осцилюючих генів відразу, причому взяті в довготривалій динаміці. Генетики назвали свій підхід в деякому роді аналогом «таймлапсу» для генів.


Щоб подолати обмеження і побудувати більш повну і складну картину, дослідники взяли вибірку з великої кількості окремих однакових клітин, але знаходяться в різних станах. Іншими словами, замість тимчасового ряду послідовних спостережень однієї клітини, вчені одноразово поспостерігали безліч клітин, що відображають весь простір можливих станів.

Розроблений алгоритм дозволяв ідентифікувати окремі гени як би ті, що знаходяться в протифазі - максимум активності одного гена доводився (або був близький) до мінімуму активності іншого. Потім за допомогою кластерного аналізу гени з близькими циклами активності угруповалися разом. Далі алгоритм обчислював узагальнений цикл експресії для виділених груп. І, нарешті, на завершальній стадії аналізу, визначався точний порядок активності кожного гена всередині кожної з груп.

Осцилюючі гени отримали свою назву через те, що мають досить точний і жорсткий часовий патерн своєї експресії. Вперше такий ген був виявлений в зорових клітинах плодової мушки ще в 1971 році і отримав назву (від period), так як його експресія безпосередньо визначалася часом доби і мала сувору циклічність. У більшості випадків осцилюючі гени беруть участь у регуляції ділення клітин, циркадіанних ритмах, розвитку ембріонів (особливо у формуванні кінцівок). Однак і зараз про них відомо досить мало.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND