У сложных организмов последовательности элементов ДНК — нуклеотидов, содержащие информацию для синтеза тех или иных белков (эксоны), чередуются с «пустыми» участками (интронами). В процессе синтеза белка пустые участки удаляются, а информативные «склеиваются», однако это удаление и склейка может происходить разными способами. Разным получается и результат синтеза — белок.
Этот процесс — альтернативный сплайсинг — дает различным клеткам возможность по-разному «прочитать» один и тот же ген, что позволяет существенно увеличить информационную емкость генома.
Изучение механизма сплайсинга и, в частности, прогнозирование его результатов в разных тканях организма оказалось достаточно трудной задачей. Исследование под руководством профессоров Брендана Фрея (Brendan Frey) и Бенджамина Бленкоу (Benjamin Blencowe) из университета Торонто, по словам его авторов, представляет собой описание «кода сплайсинга», «словаря» комбинаций из сотен характеристик РНК и результатов сплайсинга для большого количества эксонов.
«Человеческая ДНК содержит 22 тысячи генов. Может показаться, что это много, но только если не учесть, что у тополя их 45 тысяч. Мы хотели понять, как информация, нужная для того, чтобы создать нечто такое сложное, как человеческий мозг, может быть закодирована в относительно небольшом количестве генов. Мы открыли скрытый код внутри ДНК, который клетки живых организмов используют, чтобы получить из 20 тысяч генов сотни тысяч генетических сообщений, переставляя их части», — сказал Фрей, которого цитирует пресс-служба университета.
Исследователи собрали информацию о включении или удалении более трех тысяч эксонов м-РНК в четырех типах ткани у мышей, а также данные о других характеристиках этих РНК. Затем с помощью компьютерной модели они определили, какие комбинации характеристик лучше всего объясняют специфические для конкретного типа ткани результаты альтернативного сплайсинга.
По мнению разработчиков модели, с учетом сложности задачи им удалось получить достаточно точные результаты. В частности, система успешно предсказывала изменения в комбинациях эксонов для конкретных пар тканей. Кроме того, полученный код предполагает, что включение эксонов, которые приводят к образованию процессированных или «обрезанных» белков, часто служит механизмом регуляции активности генов в процессе перехода от тканей эмбриона к взрослым тканям.
