Нейросеть «Химера» раскрыла скрытые закономерности упаковки ДНК

Двухметровая цепочка ДНК в каждой человеческой клетке сжата до размеров нескольких микрометров, и эта плотная упаковка определяет специализацию тканей. Разница между клетками организма кроется не в наборе генов, а в способе их пространственной организации. Разработка ученых из Сколтеха позволяет превратить линейную последовательность нуклеотидов в детальную карту контактов, показывающую, какие участки генома прижаты друг к другу.

В отличие от моделей, нацеленных исключительно на точность прогноза, «Химера» служит инструментом фундаментального познания. Обучение на широком спектре видов — от дрожжей до млекопитающих — позволило нейросети уловить эволюционные паттерны: структура геномов оказалась зеркалом биологического родства организмов. При этом система обнаружила специфические механизмы укладки, которые ранее ускользали от внимания исследователей.

У дрозофилы алгоритм нашел неизвестный ранее «изолятор» — сигнальную последовательность, разделяющую участки генома, работающую в связке с пока не идентифицированными белками. У одноклеточной амебы диктиостелиума влияние на структуру ДНК, согласно расчетам сети, оказывает направление «чтения» соседних генов. Эти результаты теперь ждут экспериментального подтверждения в лабораториях, так как понимание архитектуры ядра открывает новые возможности в медицине и изучении процессов развития организма.