Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Экспрессия генов на осциллоскопе

Генетики создали алгоритм для идентификации осциллирующих генов

N+1 

Группа генетиков и специалистов по биологической статистике и информатике из Висконсинского университета в Мадисоне разработала статистический подход для идентификации популяций осциллирующих генов и построения картины их долговременной динамики. Ученые реализовали свой подход в виде алгоритма «Oscope» на языке программирования R (доступен для свободного скачивания здесь). По мнению исследователей это даст возможность максимально точно на данный момент «картировать» большинство существующих осциллирующих генов, а также выяснить их роль на ранних стадиях развития организмов. Работа опубликована в журнале Nature Methods (Leng et al., Oscope identifies oscillatory genes in unsynchronized single-cell RNA-seq experiment).

Ученые применили совершенно оригинальный подход, базирующийся на секвенировании РНК отдельных клеток – в этом методе определяется первичная структура молекулы РНК из предварительно изолированных единичных клеток. Само по себе секвенирование РНК уже давно применяется для выявления конкретных групп осциллирующих генов, но оно не позволяло увидеть все взаимодействующие и, вероятно, взаимосвязанные системы осциллирующих генов сразу, причем взятые в долговременной динамике. Генетики назвали свой подход в некотором роде аналогом «таймлапса» для генов.

Чтобы преодолеть ограничения и построить более полную и сложную картину, исследователи взяли выборку из большого количества отдельных одинаковых клеток, но находящихся в разных состояниях. Иными словами, вместо временного ряда последовательных наблюдений одной клетки, ученые единовременно пронаблюдали множество клеток, отражающих все пространство возможных состояний. 

Разработанный алгоритм позволял идентифицировать отдельные гены, как бы находящиеся в противофазе – максимум активность одного гена приходился (или был близок) к минимуму активности другого. Затем посредством кластерного анализа гены с близкими циклами активности группировались вместе. Далее алгоритм вычислял обобщенный цикл экспрессии для выделенных групп. И, наконец, на завершающей стадии анализа, определялся точный порядок активности каждого гена внутри каждой из групп. 


Общая схема метода и работы алгоритма для выявления осциллирующих генов.
Изображение: Ning Leng et al. / Nature Method

Осциллирующие гены получили свое название из-за того, что имеют довольно точный и жесткий временной паттерн своей экспрессии. Впервые такой ген был обнаружен в зрительных клетках плодовой мушки еще в 1971 году и получил название per (от period), так как его экспрессия напрямую определялась временем суток и имела строгую цикличность. В большинстве случаев осциллирующие гены участвуют в регуляции деления клеток, циркадианных ритмах, развитии эмбрионов (особенно в формировании конечностей). Однако и сейчас о них известно довольно мало.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
28.08.2015

Читать статьи по темам:

биоинформатика экспрессия генов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Результаты исследований на мышах не всегда можно перенести на людей

Ученые поставили под сомнение то, что результаты исследований на мышах всегда можно перенести на людей. Причина сомнений в том, что работа генов у мыши и у человека регулируется по-разному.

читать

Fantom 5: от прочтения генома к его расшифровке

Российский участник пятого этапа проекта Fantom (Functional ANnoTation Of Mammals – функциональная характеристика генома млекопитающих) биоинформатик Всеволод Макеев – о задачах работы и о том, как она велась.

читать

Сибирь и Америка – вместе против рака

Международное и междисциплинарное сотрудничество с привлечением информационных технологий вселяет надежду на то, что человечество получит не только надежные средства лечения и диагностики, но и разгадает природу рака.

читать

Фрактальная ДНК

ДНК в ядре клетки упакована в невероятно компактную «фрактальную глобулу», на поверхность которой перемещаются необходимые для синтеза белка гены.

читать

Генетическая карта мозга

Ученые из Института науки о мозге Алена в Сиэтле собираются создать трехмерную карту мозга человека, на которой показана активность 20 тысяч генов.

читать