Генетики создали алгоритм для идентификации осциллирующих генов
Несколько специалистов и генетиков по информатике и биологической статистике из Висконсинского университета в Мадисоне создала статистический подход для идентификации популяций осциллирующих построения и генов картины их долгосрочной динамики. Ученые реализовали собственный подход в виде метода «Oscope» на языке программирования R (доступен для свободного скачивания тут).
Согласно мнению ученых это предоставит шанс максимально совершенно верно сейчас «картировать» большая часть существующих осциллирующих генов, и узнать их роль на ранних стадиях развития организмов. Работа размещена в издании NatureMethods.
3D-реконструкция структуры РНК.Изображение: Wikimedia Commons
Ученые применили совсем уникальный подход, базирующийся на секвенировании РНК отдельных клеток – в этом способе определяется первичная структура молекулы РНК из предварительно изолированных единичных клеток. Само по себе секвенирование РНК уже давно используется для обнаружения конкретных групп осциллирующих генов, но оно не разрешало заметить все взаимодействующие и, возможно, взаимосвязанные совокупности осциллирующих генов сходу, причем взятые в долгосрочной динамике. Генетики назвали собственный подход в некоем роде аналогом «таймлапса» для генов.
Дабы преодолеть ограничения и выстроить более полную и сложную картину, исследователи забрали выборку из громадного количества отдельных однообразных клеток, но находящихся в различных состояниях. Иными словами, вместо временного последовательности последовательных наблюдений одной клетки, ученые единовременно пронаблюдали множество клеток, отражающих весь обьем вероятных состояний.
Созданный метод разрешал идентифицировать отдельные гены как бы находящиеся в противофазе – максимум активность одного гена приходился (либо был близок) к минимуму активности другого. После этого при помощи кластерного анализа гены с родными циклами активности группировались совместно. Потом метод вычислял обобщенный цикл экспрессии для выделенных групп.
И, наконец, на завершающей стадии анализа, определялся правильный порядок активности каждого гена в каждой из групп.
работы алгоритма и Общая схема метода для обнаружения осциллирующих генов. Изображение: Ning Leng et als. / Nature Method
Осциллирующие гены была названи по причине того, что имеют достаточно правильный и твёрдый временной паттерн собственной экспрессии. В первый раз таковой ген был найден в зрительных клетках плодовой мушки еще в 1971 году и стал называться per (от period), так как его экспрессия напрямую определялась временем дней и имела строгую цикличность. Как правило осциллирующие гены участвуют в регуляции деления клеток, циркадианных ритмах, развитии эмбрионов(особенно в формировании конечностей).
Но и по сей день о них известно достаточно мало.