Нейросеть научили предсказывать структуру молекул РНК

Нейросеть научили предсказывать структуру молекул РНК

Ученые из России разработали нейросеть, которая может предсказывать, какую трехмерную форму приобретет произвольная молекула РНК. Благодаря этому можно будет точнее просчитывать их роль в работе клеток. Об этом пишет пресс-служба Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН со ссылкой на статью в журнале RNA.
 160 •
  0
05.07.2021
shutterstock.com

«Используя систему машинного обучения, мы показали, что появление некоторых типов пространственных структур в нити РНК, так называемых А-миноров, можно предсказать по последовательности нуклеотидов в цепочке РНК и по ее вторичной структуре. Подобным образом, как мы предполагаем, можно автоматически определять не только А-миноры, но и самые разные типы трехмерных структур», – пишут исследователи.

Относительно недавно биологи обнаружили, что на работу генов влияет то, какой формой обладают молекулы так называемой матричной РНК, представляющие собой «рабочие» копии этих участков генома. Форма ее нитей может сильно меняться в результате взаимодействий между отдельными сегментами и одиночными «буквами»-нуклеотидами. Это приводит к формированию различных петель, колец и других сложных пространственных структур, значительно меняющих свойства всей цепочки РНК.

Группа российских ученых из ИТЭБ РАН, МФТИ, МГУ и Института математических проблем биологии РАН заинтересовалась тем, как возникают аналогичные структуры в так называемой некодирующей РНК. Так ученые называют те цепочки нуклеотидов, которые не участвуют в сборке белковых молекул, но при этом играют важную роль в регуляции различных процессов в клетках людей и животных.

В последние годы молекулярные биологи начали предполагать, что трехмерная форма этих молекул играет важную роль в том, какие функции они исполняют, однако ответ на этот вопрос затруднен тем, что структуру подобных нитей РНК, содержащих в себе различные повторяющиеся трехмерные мотивы, которые ученые называют «псевдоузлами» и А-минорами, крайне сложно просчитать.

«Из-за того, что эти структуры неудобны именно с вычислительной точки зрения, на них перестали смотреть системно. Иными словами, конкретные функциональные псевдоузлы ученые все же исследуют, но мы стали практически первыми, кто систематически подошел к изучению того, какие псевдоузлы существуют, какие структурные закономерности характерны для них», – рассказала Лилия Фахранурова, один из авторов исследования, старший научный сотрудник ИТЭБ РАН.

По ее словам, нейросетевые методы помогли выделить некоторые особенности в трехмерной структуре молекул РНК, которые позволяют предсказывать появление псевдоузлов и А-миноров по тому, как устроена последовательность нуклеотидов, а также структура двумерной цепочки РНК. Это значительно упрощает процесс просчета трехмерной формы молекулы и позволяет изучать то, как она влияет на работу некодирующих нитей РНК.

Как отмечают исследователи, подобный подход можно применять для изучения и классификации других пространственных структур и взаимодействий между частями молекул РНК, помимо изученных ими А-миноров. В перспективе это позволит просчитывать трехмерную форму этих молекул и определять то, какие функции они исполняют, как они могут быть задействованы в развитии различных болезней, в том числе онкологических.

Источник: nauka.tass.ru

Комментарии для сайта Cackle

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры