Neues KI-Modell enthüllt verborgenen Code hinter der Genaktivierung

Die präzise Aktivierung von zehntausenden Genen ist entscheidend für eine gesunde Entwicklung und ein gesundes Wachstum. Spezielle Segmente unserer DNA sind dafür verantwortlich, genetische Sequenzen sorgfältig zu orchestrieren, was zur Produktion von Enzymen, Hormonen, Proteinen und anderen entscheidenden Komponenten führt, die der Zellstruktur und -funktion zugrunde liegen. Wenn diese Gene jedoch nicht korrekt aktiviert werden, können Zellen aufhören zu funktionieren oder zu verschiedenen Störungen führen, einschließlich Krebs.

Um spezifische Sequenzen innerhalb der DNA, die eine Genaktivierung ermöglichen, vollständig zu verstehen, machten sich Forscher im Labor von Professor James T. Kadonaga an der University of California San Diego daran, ein wichtiges Segment der DNA zu entschlüsseln, das als „Initiator“ bekannt ist. Dies ist die Stelle, an der die in Genen kodierten Anweisungen erstmals in funktionelle Produkte umgewandelt oder exprimiert werden.

In der neuen Studie unter der Leitung der Doktorandin Torrey Rhyne-Carrigg nutzten Wissenschaftler die Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierungstechnologie, um die Genexpressionsaktivität von etwa 500.000 verschiedenen Versionen des Initiators zu bestimmen. Mit diesen Informationen setzten sie maschinelles Lernen ein, eine Art künstliche Intelligenz, um ein KI-Modell zu erstellen, das dann das charakteristische DNA-Muster des Initiators entschlüsselte. Nachdem die DNA-Identität des Initiators enthüllt war, konnten die Forscher nach seiner verräterischen Sequenz suchen und stellten fest, dass etwa 60 % der menschlichen Gene den Initiator enthalten.