Tietokonemalli tuo uutta tietoa solun perustoiminnoista

8.10.2015

Suomalaisjohtoinen kansainvälinen tutkijaryhmä on luonut tietokonemallin, jonka avulla on pystytty paljastamaan odotettua pidempiä viiveitä säätelysignaalien ja geenien ilmentymisen välillä. Uudella menetelmällä analysoitiin ihmisen geenien aktiivisuudesta peräkkäisinä ajankohtina saatuja mittaustuloksia. Tulokset osoittivat, että ihmisen geenisäätelyssä yli kymmenessä prosentissa geeneistä voi esiintyä yli 20 minuutin viive, mikä on merkittävästi pidempi, kuin aiemmin on ajateltu. Erityisesti viivettä esiintyi lyhyissä geeneissä, joiden toiminnan on uskottu olevan nopeaa. Tulos auttaa ymmärtämään kaikissa eläimissä ja kasveissa tapahtuvia elämän perusprosesseja ja luo perustan entistä tarkempien algoritmien kehittämiselle ja sitä kautta geenisäätelyn ymmärtämiselle. Tutkimusta on tehty Suomen Akatemian Laskennallisen päättelyn huippututkimusyksikössä COINissa.

Tutkimuksessa seurattiin rintasyöpäsolujen reaktiota hormonin aiheuttamaan säätelysignaaliin, joka laukaisee solussa muutoksia lukuisten geenien aktiivisuudessa. Osa geeneistä osallistuu reaktioon säätelemällä toisia geenejä, mutta näitä säätelymekanismeja tunnetaan toistaiseksi huonosti. Tarkempi tieto säätelysuhteista voisi yleisesti mahdollistaa esimerkiksi parempien syöpälääkkeiden kehityksen.

"Kaikki geenisäätelymallit perustuvat oletettuihin säätelyn vaikutuksiin, ja mikäli geenisäätelyn viivettä ei oteta huomioon, tulos voi johtaa virhepäätelmiin. Viiveiden merkitystä voi verrata allergian aiheuttajan selvittelyyn tilanteessa, jossa osa oireista tulee nopeasti ja osa vasta pitkällä viiveellä. Jos tätä ei osaa huomioida, selvitystyö vaikeutuu melkoisesti ja voi tuottaa vääriä päätelmiä", sanoo akatemiatutkija Antti Honkela Helsingin yliopistosta.

"Rakensimme matemaattis-fysikaalisen mallin edistyneen tilastollisen mallin sisään. Tämä oli se, mikä mahdollisti muun muassa löydettyjen jopa yli 20 minuutin viiveiden havaitsemisen geenien säätelyssä", akatemiatutkija Jaakko Peltonen Aalto-yliopistosta ja Tampereen yliopistosta kertoo.

Mittausmenetelmien kehittyminen on mahdollistanut biologisten ilmiöiden tutkimisen aikaisempaa paljon laajemmassa mittakaavassa. Koska samanaikaisesti myös aineistojen koko on kasvanut valtavasti, laskennalliset menetelmät ovat keskeisiä kaikessa genetiikan ja genomiikan tutkimuksessa.

Työn päätekijöinä toimivat Helsingin yliopistosta Antti Honkela ja Aalto-yliopiston ja Tampereen yliopistosta Jaakko Peltonen. Molemmat työskentelevät Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston yhteisessä Tietotekniikan tutkimuslaitos HIITissä ja huippuyksikkö COINissa. Tutkimusta on rahoittanut Suomen Akatemian lisäksi muita eurooppalaisia tiederahoittajia sekä EU:n ERASysBio+ ERA-NET-ohjelma.

Artikkeli Genome-wide modelling of transcription kinetics reveals patterns of RNA production delays julkaistiin äskettäin PNAS-lehdessä. Linkki julkaisuun: http://www.pnas.org/content/early/2015/10/02/1420404112

 

 

Esimerkkejä havaintoaineistosta ja siihen sovitetuista malleista eri geeneille. Kunkin geenin kohdalla  ylempi punainen käyrä kuvaa geenin transkriptioaktiivisuutta ja alempi vihreä käyrä valmiin lähetti-RNA:n määrää. Näiden välille arvioidun viiveen jakauma on esitetty oikealla.

 

Lähde: Aalto-yliopiston tiedote

 

Viimeksi muokattu 8.10.2015
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »