El software de IA puede predecir la estructura 3D y el papel del ADN en la regulación

Los investigadores desarrollaron paquetes de inteligencia sintética (IA) que anticiparon con precisión la función de los elementos reguladores y la estructura tridimensional (3D) basándose únicamente en la secuencia sin procesar del ADN.

dr. Zhou y sus colegas de la Universidad de Princeton y el Instituto Flatiron desarrollaron el modelo Sei Deep Learning para comprender mejor estos componentes regulatorios. Organice con precisión estos fragmentos de ADN no codificantes en 40 "cursos de secuencia" o trabajos, como B. un potenciador para ejercicios genéticos de células madre o células cerebrales. Estos 40 cursos de secuencia cubren más del 97 por ciento del genoma humano y se crearon utilizando casi 22 000 elementos de datos de estudios previos de regulación del genoma. Además, Sei puede calificar cada secuencia en función de las acciones que se espera que realice en cada uno de los 40 cursos de secuencia y predecir cómo las mutaciones afectarán esas acciones.

En mayo, la Dra. Zhou anunció el desarrollo de un programa único llamado Orca que predice la estructura 3D del ADN en los cromosomas basándose principalmente en su secuencia. dr. Zhou entrenó al maniquí para hacer conexiones y evaluó la capacidad del maniquí para predecir el montaje en diferentes escalas de tamaño utilizando las unidades de conocimiento actuales.
Las secuencias de ADN y el conocimiento estructural se obtuvieron de estudios previos que revelaron los pliegues, giros y vueltas de la molécula. Los resultados mostraron que Orca predijo con precisión estructuras de ADN de todos los tamaños en función de sus secuencias, incluidas secuencias con mutaciones vinculadas a una variedad de enfermedades, como un tipo de leucemia y anomalías en las extremidades. Además, Orca permitió a los investigadores desarrollar nuevas teorías sobre cómo funcionan las secuencias de ADN.

"Tomados en conjunto, estos dos programas brindan una imagen más completa de cómo los cambios en la secuencia de ADN, incluso en regiones no codificantes, pueden tener efectos dramáticos en su organización espacial y función", dijo el Dr. Zhou, miembro del Harold C. Simmons Comprehensive Cancer Center, becario de investigación médica de la Fundación Lupe Murchison y becario del Instituto de Investigación y Prevención del Cáncer de Texas (CPRIT).

dr. Zhou explicó que él y sus colegas tienen la intención de usar Sei y Orca, ambos disponibles públicamente en servidores web y como código de fuente abierta, para estudiar más a fondo el papel de las mutaciones genéticas en la causa de las manifestaciones físicas y moleculares de las enfermedades. Esta investigación puede conducir en última instancia a nuevos tratamientos para estos trastornos.

La investigación publicada sobre el papel del ADN en la regulación y la estructura 3D del ADN.