Nova ferramenta permite aos cientistas interpretar ‘matéria negra’ do DNA

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Cientistas do Gladstone Institutes inventaram uma nova forma de ver e interpretar o genoma humano. O método computacional, chamado TargetFinder, pode prever onde o DNA não-codificável – o DNA que não codifica proteínas – interage com genes. Esta tecnologia ajuda os pesquisadores a interligarem as mutações na chamada “matéria negra” genómica com os genes que eles afectam, potencialmente revelando novos alvos terapêuticos para desordens genéticas.

No estudo, publicado na Nature Genetics, os pesquisadores analisaram fragmentos de DNA não codificável chamados potenciadores. Os potenciadores agem como um manual de instruções para um gene, ditando quando e onde um gene é activado. Os genes podem ser separados dos seus potenciadores por longos trechos de DNA que contém muitos outros genes.

“A maior parte das mutações genéticas que são associadas com doença ocorrem nos potenciadores, tornando-os numa área incrivelmente importante para estudar”, disse a autora Katherine Pollard, Doutorada e investigadora sénior no Gladstone Institutes. “Até agora, era complicado para nós compreender como é que os potenciadores encontravam os genes distantes com que eles trabalhavam”.

Os cientistas inicialmente acreditavam que estes potenciadores principalmente afectavam o gene mais próximo deles. No entanto, um novo estudo revelou que, numa cadeia de DNA, os potenciadores poderão estar a milhões de letras de distância do gene que eles influenciam, ignorando os genes no meio. Quando um potenciador está longe do gene que ele afecta, os dois conectam-se ao formar um laço tridimensional, como um arco no genoma.

Utilizando tecnologia de aprendizagem de máquina, os pesquisadores analisaram centenas das folhas de dados existentes de seis tipos diferentes de célula à procura de padrões no genoma que pudessem identificar onde o gene e o potenciador interagem. Eles descobriram vários padrões que existem nos circuitos que conectam os potenciadores aos genes. Este padrão previu de forma correcta que a interacção gene-potenciador ocorria 85 por cento das vezes.

“É impressionante podermos prever interacções tridimensionais complexas de dados relativamente simples”, disse o primeiro autor Sean Whalen, Doutorado, bioestatístico em Gladstone. “Nunca ninguém tinha analisado a informação armazenada nos circuitos antes, e nós ficámos surpresos por descobrir o quão importante esta informação é”.

Fazer experiências no laboratório para identificar todas estas interacções gene-potenciador pode custar milhões de euros e anos de pesquisa. A nova aproximação computacional é bastante menos dispendiosa para além de consumir menos tempo para identificar as conexões gene-potenciador no genoma. A tecnologia também providencia dados sobre como os circuitos DNA se formam e como eles podem se danificar na doença. Os cientistas já disponibilizaram muitas vezes o código e os dados do TargetFinder online de borla.

“A nossa capacidade de prever o gene-alvo dos potenciadores de forma tão precisa permite-nos ligar as mutações nos potenciadores aos genes com que eles interagem”, disse Pollard. “Ter essa ligação é o primeiro passo para conseguirmos utilizar essas ligações para tratar doenças”.

[MedicalXpress]

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