Genome Biology：人工智能算法——基因组研讨的“瑞士军刀”

2019年12月1日 讯 /100医药网BIOON/ --每个分子遗传学家都愿望找到一个易于应用的法式，可以比拟来自分歧细胞前提的数据集，辨认加强子区域，然后将其分派给目的基因。

现在，柏林马克斯·普朗克分子遗传学研讨所的马丁·温格隆（Martin Vingron）引导的研讨小组现已开辟出一个控制一切这些内容的法式。 “ DNA十分无聊，由于它在每个细胞中简直都一样。假如将基因组比作性命之书，那么我对旁注则更感兴味。”这些“旁注”是指附着在DNA分子上的小化学标志，它们不会改动遗传信息自己，但会影响响应位点上DNA产生的变更。换句话说，这些标志具有表不雅遗传感化。它们充任担任启动子和加强子等基因激活和掉活的基因组区域的调理剂。

在很多庞杂的疾病中，基因的表不雅遗传掌握无法正常任务，这对迷信家十分感兴味。但是，在试验室中对这些区域的剖析平日是费事，费时且庞杂的。这就是为什么Vingron和他的团队决议开辟一个新的法式包的进程。

该法式包称为前提特定的调理单位猜测（CRUP），它可以简化剖析并处理一些实践成绩。开辟该软件包的生物信息学家Verena Heinrich说：“我们愿望经过一个复杂的通用法式将加强子猜测进程中的罕见步调联合在一路。” CRUP在很多方面简化了剖析。机械进修算法不限于特定的细胞或组织类型。无需在每次剖析数据集之前从新校准它，而且可以对多个数据系列停止比拟研讨。该对象由Heinrich和博士生Anna Ramisch开辟，依然易于应用。

CRUP专门判定和表征加强子-安慰或“加强”基因转录的DNA片断。这些区域吸引附着在启动子序列上的卵白质，该启动子序列充任每个基因的开关。但是，哪种加强子在准确的工夫掌握准确的基因平日依然是一个谜。

基因组包括不计其数个加强子，它们在细胞性命的分歧阶段（如发展，保持或疾病时代）具有活性。当DNA像羊毛线一样慎密地聚积在称为组卵白的载体卵白线轴上时，调理序列处于“运动”形态。它们仅经过对组卵白的化学润饰而发生影响。

这些ChIP数据是新开辟法式的初始输出值。 CRUP起首反省一切序列，然后断定它能否是加强子。分类算法基于应用小鼠胚胎干细胞的信息停止练习的人工智能发生。正如Heinrich和她的同事在德国表不雅基因组筹划（DEEP）供给的一系列数据中所展现的那样，它可以检测很多其他植物物种或组织中的加强子区域。

（图片起源：Www.pixabay.com）

在第二步中，可以向CRUP导入多个数据集，法式会找到它们之间的差别。这使得可以说明一系列的测量成果或查明组织之间的差别。跟着工夫的流逝，或许在比拟安康和患病的组织时，加强子的表不雅遗传变更变得不言而喻。剖析的第三步也是最初一步是将基因映射到它们各自的加强子。为了完成这一目的，CRUP将加强子剖析与转录数据接洽起来，转录数据提醒了哪些基因是活泼的，而试验则标明了DNA链的哪些部门彼此接近。

最初，研讨人员在实践情况中测试了他们的法式。他们剖析了患有免疫性类风湿关节炎的小鼠的组织，并将其与安康植物的数据停止了比拟。 CRUP肯定了加强子区域中的200多个差别，个中一些在其他研讨中曾经与该疾病相干。 CRUP分派给这些加强子的基因也已显示在疾病中起感化。

Vingron说：“我们的法式靠得住地辨认出与疾病相干的加强子的候选物，并将其与靶基因接洽起来。”他的团队愿望该新对象将使该范畴更轻易应用，并放慢研讨速度，以协助肯定庞杂的人类疾病的缘由。（100医药网100yiyao.com）

资讯出处：

原始出处：Anna Ramisch, Verena Heinrich, Laura V. Glaser, Alisa Fuchs, Xinyi Yang, Philipp Benner, Robert Sch pflin, Na Li, Sarah Kinkley, Anja R mer-Hillmann, John Longinotto, Steffen Heyne, Beate Czepukojc, Sonja M. Kessler, Alexandra K. Kiemer, Cristina Cadenas, Laura Arrigoni, Nina Gasparoni, Thomas Manke, Thomas Pap, John A. Pospisilik, Jan Hengstler, J rn Walter, Sebastiaan H. Meijsing, Ho-Ryun Chung, Martin Vingron. Genome Biology, 2019; 20 (1) DOI: 10.1186/s13059-019-1860-7