Un instrument inovator pentru detectarea modificărilor ARN la nivel de nanopore
Cercetători de la Universitatea din Finlanda de Est și de la Universitatea Aalto au dezvoltat un cadru computațional denumit SegPore, care îmbunătățește semnificativ acuratețea detectării modificărilor ARN din datele de secvențiere directă prin nanopore. Studiul, condus de Dr. Lu Cheng, a fost publicat ca preprint revizuit în jurnalul eLife, și reprezintă un progres esențial în înțelegerea complexităților ARN-ului.
Modificările ARN sunt reglatorii epigenetici esențiali pentru expresia genelor și joacă un rol crucial în numeroase procese biologice, cum ar fi diferențierea celulară, răspunsul la stres și progresia bolilor. Secvențierea directă ARN prin nanopore, oferită de tehnologia Oxford Nanopore, reprezintă o oportunitate de a detecta aceste modificări la nivel de molecule unice, bazându-se pe măsurarea directă a curentului electric pe măsură ce moleculele de ARN translocă printr-un nanopore. Totuși, identificarea corectă a acestor modificări este o provocare din cauza zgomotului ridicat și a complexității structurale a semnalelor brute provenite din nanopore.
SegPore introduce un model de segmentare ierarhic, transparent, care reflectă mai fidel procesul molecular ce stă la baza generării semnalelor de nanopore. Modelul se bazează pe o ipoteză de translocare prin jiggle molecular: în loc să se deplaseze uniform într-o direcție, proteina motor poate determina moleculele de ARN să oscileze ușor înainte și înapoi în timp ce trec prin nanopore.
Această proteină motor acționează ca un motor molecular, controlând viteza și direcția mișcării ARN-ului prin pori. Micile nereguli în mișcarea sa pot genera schimbări subtile în semnalul electric, pe care SegPore le capturează și le modellează cu precizie. Prin modelarea acestor dinamici, SegPore atinge o acuratețe superioară în segmentare și îmbunătățește detectarea modificărilor ARN comparativ cu metodele existente.
„Prin analiza detaliată a semnalelor brute din secvențierea prin nanopore, am descoperit că proteina motor poate muta molecula de ARN atât înainte, cât și înapoi, mai degrabă decât strict într-o singură direcție. Modelând acest proces dinamic, am dezvoltat un model transparent care depășește metodele actuale de vârf pe seturi de date transcrise in vitro,” afirmă Dr. Lu Cheng, cercetător asociat din cadrul Institutului de Biomedicină al Universității din Finlanda de Est.
SegPore facilitează o interpretare mai fiabilă a datelor de secvențiere a moleculelor unice, deschizând calea pentru studii îmbunătățite ale peisajelor de modificare ARN și rolului lor funcțional în sănătate și boli.
Aceste progrese reprezintă nu doar un salt în cadrul cercetărilor biomoleculare, ci și o oportunitate de a avansa în înțelegerea bolilor și a mecanismelor biologice fundamentale.
