Квадруплексы — это особые нестабильные структуры ДНК, которые образуются в участках с большим количеством гуанина (G). Они недолговечны, быстро возникают и исчезают, выполняя роль «опознавательных знаков» для белков, управляющих активностью генов.
Международная команда исследователей, включая учёных из ВШЭ, впервые составила полногеномную карту всех возможных квадруплексов в ДНК. Для этого они дообучили языковую модель DNABERT на крупнейшей базе экспериментально подтверждённых структур EndoQuad и создали модель GQ-DNABERT.
⤵️ Как работает модель
В отличие от простых алгоритмов, ищущих только определённую последовательность нуклеотидов, GQ-DNABERT анализирует и контекст вокруг участка ДНК, что позволяет точнее предсказать, сможет ли он свернуться в квадруплекс. Модель нашла около 360 тысяч таких структур — значительно больше, чем удавалось обнаружить отдельными экспериментальными методами.
⚪️ Квадруплексы часто образуются парами: один находится в промоторе (запускает считывание гена), другой — в энхансере (ускоряет этот процесс).
⚪️ В нормальных тканях такие пары регулируют тканеспецифичные гены (например, в мозге — гены нейронов, в крови — иммунных клеток).
⚪️ В раковых клетках эти же пары связаны с универсальными программами деления и роста, что помогает опухоли быстро размножаться независимо от исходной ткани.
«В нормальных клетках эти пары поддерживают специализацию ткани, а в раке они включаются в общие программы быстрого деления»,
— пояснила один из авторов работы, директор Центра биомедицинских исследований и технологий ФКН ВШЭ Мария Попцова.
Полученная карта помогает понять, как квадруплексы управляют работой генов в норме и при онкологических заболеваниях. Это открывает путь к разработке новых противоопухолевых препаратов, которые смогут избирательно воздействовать на эти структуры в раковых клетках.
Исследование выполнено при поддержке гранта Центра ИИ ВШЭ и опубликовано в журнале Nucleic Acids Research.