科学家地图基因调控元件对心脏

虽然团队专注于心,他们开发的计算方法是广泛适用于其他组织,并被成功地用于识别监管元素四肢和大脑的细胞。编目这些监管序列可以提高理解疾病和改善医学治疗奠定了基础。

这项研究由美国国立卫生研究院的科学家们的国家生物技术信息中心(NCBI)和芝加哥大学,2010年3月发表在《基因组研究问题和网上。

人体的所有细胞都共享相同的一组46个染色体与约23000个基因,但这些基因的特定子集的将激活个体的器官和组织。细胞在心脏和其他组织开关基因在不同的细胞,在不同寿命通过监管元素,控制基因表达的DNA片段,并分散在30亿个字母的人类基因组的序列。

计算模型是一种工具来检测这些开关在一望无垠的DNA。它提供了一个了解器官的遗传蓝图开发和维护,并能给研究人员新目标疾病的研究。

“这些序列是在偏僻的地方,这些小事情的匿名序列,“马塞洛Nobrega说,芝加哥大学的人类遗传学助理教授和这项研究的作者之一。问题是:你会发现那些如何?”

进行这个艰难的搜索,科学家在NCBI(美国国家医学图书馆的一个部门在NIH)和芝加哥大学开发出一种机器学习方法来准确地检测心脏监管元素的签名。机器学习方法涉及使用的算法,使电脑识别数据中复杂的模式,提高识别的准确性通过自动调整实验数据的计算方法。

研究工作开始与NCBI科学家已知的DNA片段分析心脏监管元素和识别的组合DNA碎片或图案,那些监管元素是很常见的。“然后我们扫描整个人类基因组的序列相似的图案组合的其他实例发现基因签名,以准确预测心脏监管活动,”解释Leelavati Narlikar,一个NCBI研究员运用她的机器学习技术研究,该论文的第一作者。

结果computer-predicted监管元素然后测试团队在芝加哥大学,附加的候选元素以绿色荧光蛋白,并将其注入到斑马鱼卵子。研究人员可以确认元素被绿光活跃在心脏细胞源自斑马鱼胚胎。

培训的两个研究小组经过几个周期的计算机识别斑马鱼的基因编码和测试新的预测鸡蛋来实现最终的预测,将照亮很大一部分候选人监管元素的心。

“如果你去基因组中随机抽出一个序列测试,有机会,你会触及心脏增强器可能是一小部分的百分之一,“Nobrega说。“然而我们列出的序列,你有60%的机会。这是非常好。”

他们发现潜在的心脏监管机构的最终统计序列?近42000。

“发现超过40000小说的DNA序列控制心脏方面的基因的活性是一个重要的进步,迄今为止的研究表明,许多疾病有关的基因组DNA的变化在于地区的生物功能是不容易确定,”艾伦·m·迈克尔逊说,医学博士博士,副主任基础研究在国家心脏,肺和血液研究所(NHLBI),共同研究。“这项研究为我们提供了一种全新的方法来了解个人基因变化导致心脏病。”

“我们可以最后说,我们的基因组有定义良好的遗传密码已经成型,可用于专门识别心脏监管元素绝大占人类基因组序列,”伊凡Ovcharenko说,领导NCBI团队和在纸上是一个合作者。“与计算方法的进步,我们可以使用电脑来打破这个代码,要学习它的加密,并了解心脏细胞的信号接收调节基因。”

“这部小说分类器由Drs。Nobrega Ovcharenko和他们的同事将提供一个重要的新工具,科学家们试图解开复杂的监管代码控制心脏形成,”布赖恩说黑色,教授和副主任心血管研究所的加州大学,旧金山。