От твиттерного счастья до организации ДНК

Счастливые пользователи Twitter, как правило, имеют больше связей с другими такими же счастливыми пользователями. Это является подтверждением особого свойства социальных сетей – ассортативности, т.е. степени, с которой люди с определенными общими характеристиками склонны связываться друг с другом. В исследовании, которое было задумано Верой Панкальди и Даниэлем Рико из Structural Biology and Biocomputing Programme испанского Национального научного центра по исследованию рака (Spanish National Cancer Research Centre, CNIO), и которое возглавил Альфонсо Валенсии, пересмотрели эти закономерности для того, чтобы лучше понять 3D-организацию ДНК внутри ядра клетки.

После 200 лет исследований клеточного ядра мы до сих пор не знаем точно, как именно внутри него упакована ДНК. «Определение организации ДНК по-прежнему является одной из самых больших проблем в нашей области. Кроме того, структура хроматина может содержать столько же информации, как и ДНК-последовательности, которые мы уже знаем», – объясняет Вера Панкальди.

Разбор законов формирования хроматина, формы ДНК внутри хромосом, и его связь с регуляцией экспрессии генов (включение или выключение генов) является сложной задачей. Частично это происходит из-за огромного количества различных типов данных, которые должны быть проанализированы и интерпретированы.

В последние годы накопление огромного количества биологических данных в комплексе с техниками т.н. больших данных позволило исследователям из группы Альфонсо Валенсии углубиться в изучение ДНК. Взаимодействия, которые они изучают, формируют структуру ДНК и включение или выключение генов в здоровых и больных клетках.

 

В каком-то смысле хроматин можно рассматривать как сеть. Существуют различные участки генома с различными функциями, которые «взаимодействуют определенным образом и регулируются различными белками», согласно объяснению Даниэля Рико. Вместе со своими коллегами он собрал ранее целую коллекцию десятков этих белков, что связывают ДНК в эмбриональных стволовых клетках мышей. Впоследствии они решили использовать ассортативность, чтобы проанализировать, выполняют ли эти белки посредническую функцию в различных типах взаимодействий.

«Мы позаимствовали концепцию ассортативности, чтобы провести аналогию между социальными сетями и контактными сетами хроматина, введя понятие хроматиновой ассортативности, – объясняют авторы в своей статье. – Она показывает, в какой мере одни специфические участки хроматина преимущественно взаимодействуют с другими участками».

Согласно результатам исследования, инструменты, используемые при анализе межличностных отношений в социальных сетях, могут помочь нам лучше понять организацию генома. В статье предполагается, что различные геномные области со схожими функциями могут связываться друг с другом с большей частотой, точно так же, как и люди, которые с большей частотой склонны связываться с подобными себе в социальных сетях. Использование ассортативности помогает при анализе конфигурации ДНК путем выявления белков, которые опосредуют взаимодействия.

 

Рико и его коллеги сосредоточились на двух хроматиновых подсетях: одной, которая связывает гены друг с другом, и второй, которая связывает ген с регуляторными участками. Используя хроматиновую ассортативность, они определили различные белки для каждого типа взаимодействия.

«Применение методов исследования соцсетей к изучению 3D-конфигурации  ДНК помогает нам определить глобальные свойства хроматина быстрее и более непосредственно, чем другие подходы, – подчеркивает Панкальди. – Оно позволяет нам искать общие принципы в организации генома, чтобы лучше понять влияние изменений, которые связаны с эмбриональным развитием и возникновением опухолей».



Piluli - Медицина от А до Я.