هوش مصنوعی ۳۶۰ هزار گره تاثیرگذار را در ژن‌ها شناسایی کرد

محققان نخستین نقشه کامل از چهارگانه‌های دی ان‌ای را ابداع کردند که رشته‌ای از ساختار‌های گره مانند است و نقشی بزرگتر در کنترل خاموش و روشن کردن ژن‌ها دارد.

کد خبر: ۱۳۴۸۵۴۲

جمعه - ۰۵ دی ۱۴۰۴ / December 26, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، به طور دقیق‌تر دی ان‌ای یک سیستم عامل مخفی را آشکار کرده که شبیه مارپیچ نیست. این کشف ادراک محققان از قوانین تنظیم کننده ژن‌ها در سلول‌های بیمار و سالم را تغییر می‌دهد.

گروهی از محققان بین المللی از جمله دانشگاه HSE در این پژوهش شرکت کردند. آنها یک چالش قدیمی را بررسی کردند که شامل اشکال چهارگانه‌ای بود که به سرعت تشکیل و ناپدید می‌شدند، به طوریکه می‌توانستند از ابزار‌های سنتی نقشه کشی ژنوم فرار کنند.

تا به اکنون فقط بخش‌هایی از فعالیت‌های آنها قابل مشاهده بوده است. پژوهشگران با استفاده از هوش مصنوعی بخش‌هایی از ژنوم را بازسازی کردند که این ساختار‌های ناپایدار دی ان‌ای از آنجا به وجود می‌آمدند. نکته مهم‌تر آنکه آنها یک قاعده تعجب برانگیز کشف کردند که نشان می‌دهد چهارگانه‌ها به تنهایی عمل نمی‌کنند.

محققان برای نخستین بار نشان دادند این چهارگانه‌ها به صورت جفت عمل می‌کنند و بخش‌هایی از نواحی آغازین ژن را به عنوان عناصر نزدیک دی ان‌ای که فرایند رونویسی را تقویت می‌کنند، پیوند می‌دهند.

چهارگانه‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که مناطق غنی از گوانین در دی ان‌ای در لایه‌های رویهم قرار گرفته پیچیده می‌شوند و یک گره سه بعدی به وجود می‌آورند. این ساختار‌ها مانند نشانه‌هایی عمل می‌کنند که پروتئین‌های تنظیم کننده فعالیت ژن را راهنمایی و آنها را به آدرس‌های ژنتیکی درست هدایت می‌کنند.

از آنجا که آزمایش‌های مختلف زیرمجموعه‌های مختلف از چهارگانه‌ها را جذب می‌کند، یک نقشه کامل تابه اکنون به وجود نیامده بود. محققان برای این منظور یک مدل زبانی ژنومیک به نام DNABERT را دوباره براساس داده‌های مخصوص چهارگانه آموزش دادند.

ماریا پاپتسوا مدیر مرکز تحقیقات و فناوری پزشکی زیستی در دانشگاه HSE می‌گوید: ما در پژوهش مان DNABERT را براساس EndoQuad که بزرگترین مجموعه داده آزمایشی از چهارگانه‌های تأیید شده است، آموزش دادیم که این امر به ساخت مدل GQ-DNABERT منجر شد. مدل مذکور توالی دی ان‌ای را ارزیابی می‌کند تا مشخص شود چهارگانه‌ها در چه مکانی احتمال دارد تشکیل شوند.

این الگوریتم برخلاف نمونه‌های ساده‌تر زمینه‌ی اطراف DNA را نیز در نظر می‌گیرد که این تعیین می‌کند آیا یک توالی واقعاً به شکل چهارگانه تا می‌شود یا خیر.

این قابلیت به تیم پژوهشی امکان داد تا حدود ۳۶۰ هزار چهارگانه را پیش‌بینی کنند که این رقم بسیار فراتر از آنچه بود که تنها با روش‌های آزمایشگاهی شناسایی شده بود.

مدل مذکور تأیید کرد که چهارگانه‌ها معمولاً در پروموترها، یعنی نواحی آغاز رونویسی ژن، ظاهر می‌شوند. اما یافته‌ای غیرمنتظره نیز آشکار شد. تعداد زیادی از آنها در تقویت کننده‌های نزدیک شناسایی شدند که در واقع عناصری از دی ان‌ای هستند که فعالیت ژن را تقویت می‌کنند.

پژوهشگران دریافتند چهارگانه‌ها بیشتر اوقات به‌طور هم‌زمان در پروموتر‌ها و تقویت کننده‌ها شکل می‌گیرند و ساختار‌های جفتی می‌سازند که به‌طور مشترک بیان ژن را تنظیم می‌کنند.

پژوهشگران برای بررسی نقش زیستی آنها نقشه چهارگانه‌ها را بر داده‌های توالی‌یابی تک‌سلولی از شش نوع بافت مختلف همپوشانی کردند.

در بافت‌های سالم، این جفت‌های پروموتر–تقویت کننده با ژن‌هایی مرتبط بودند که نقش‌های اختصاصی بافتی داشتند؛ مانند عملکرد‌های عصبی در مغز، پاسخ‌های ایمنی در خون، و فعالیت‌های اپی‌تلیالی در روده.

اما سلول‌های توموری داستان کاملاً متفاوتی داشتند. در حالی که تعداد جفت‌های چهارگانه تقریباً مشابه باقی مانده بود، ژن‌های تحت کنترل آنها به‌طور چشمگیری به سمت برنامه‌های رشد عمومی تغییر جهت دادند.