UCSD研究人員利用AI技術(shù)發(fā)現(xiàn)新DNA啟動碼

2021-01-12 09:07:05來源：科技部關(guān)鍵詞：AI技術(shù)人工智能產(chǎn)業(yè)閱讀量：24654

導(dǎo)讀：使用人工智能對DNA序列模式進行分析應(yīng)該可以提升研究人員對人體細胞中基因啟動的理解和控制。

　　近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校(UCSD)研究人員在《自然》雜志上發(fā)表研究，介紹其使用人工智能技術(shù)發(fā)現(xiàn)了新的DNA啟動碼“下游核心啟動子區(qū)”(downstream core promoter region-DPR)，有望在生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域用來控制基因啟動。

　　據(jù)研究人員介紹，DNA接收到A、C、G、T這4種堿基的編碼指導(dǎo)后發(fā)出精確指令，人類基因收到指令后被激活采取行動。目前已知，近25%的基因都是由TATAAA類似序列(即“TATA框”)進行轉(zhuǎn)錄的，但由于DNA堿基序列可能性非常多，剩下75%的基因是如何啟動的一直是個謎。

　　研究人員對50萬個隨機DNA序列的DPR活動進行了評估，篩選出其中20萬個序列生成了一種能夠精確預(yù)測人體DNA中DPR活動的機器學(xué)習(xí)模型，此外還制作了一個能夠識別TATA框序列的類似機器學(xué)習(xí)模型。研究人員使用新模型對數(shù)千個已知TATA框和DPR活動情況的測試樣本進行評估后發(fā)現(xiàn)，其預(yù)測能力“非常棒”。研究結(jié)果顯示，人類基因中確實存在DPR活動，且其發(fā)生率與TATA框相當(dāng)。據(jù)研究作者、UCSD生物科學(xué)系特聘教授角川介紹稱，DPR能夠啟動約1/4至1/3的基因。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，DPR和TATA框之間存在一種奇妙的二元性，TATA框序列啟動的基因缺少DPR序列，反之亦然。

　　角川表示，DPR此前之所以未被發(fā)現(xiàn)是因為其不具備顯而易見的序列模式，隱藏在DNA序列中的加密信息使之具備DPR屬性，人類無法破譯這一信息，但機器學(xué)習(xí)模型可以。使用人工智能對DNA序列模式進行分析應(yīng)該可以提升研究人員對人體細胞中基因啟動的理解和控制。

　　(原標(biāo)題：UCSD研究人員利用AI技術(shù)發(fā)現(xiàn)新DNA啟動碼)

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