Расшифрованы правила выбора цепи микроРНК, открыты консервативные и программируемые особенности

МикроРНК, открытие которых было отмечено Нобелевской премией по физиологии или медицине 2025 года, являются центральными регуляторами экспрессии генов. Однако фундаментальный вопрос долгое время оставался без ответа: как клетки выбирают между двумя цепями, образующимися из каждого предшественника микроРНК.

Графическая аннотация. Автор: Nucleic Acids Research (2026). DOI: 10.1093/nar/gkaf1510

Исследование, опубликованное в журнале Nucleic Acids Research, показывает, что этот выбор следует консервативным, программируемым правилам, а не случаю.

Расшифровка выбора цепи с помощью ИИ

Под руководством Марко Маньоне, профессора Центра персонализированной диагностики Института Biodesign и Школы наук о жизни Университета штата Аризона, исследовательская группа объединила масштабные эксперименты с искусственным интеллектом, чтобы расшифровать логику выбора цепи микроРНК.

Используя модельный организм Caenorhabditis elegans (нематода), команда разработала высокопроизводительный метод под названием HiTmiSS для точного измерения использования цепи в процессе развития и в специфических тканях.

Исследователи получили тысячи измерений, специфичных для цепи, и в сотрудничестве с доктором Хивуком Ли, доцентом Школы вычислительной техники и дополненного интеллекта Университета штата Аризона, использовали эти данные для обучения модели машинного обучения. Эта модель интегрирует 77 биологически значимых признаков последовательности и структуры микроРНК.

Модель точно предсказывает, какая цепь будет выбрана, не только у нематод, но и у позвоночных, включая человека.

Последствия для эволюции и контроля генов

«Наши результаты показывают, что выбор цепи не случаен, — сказал Маньоне. — Он следует консервативным правилам, закодированным в самой дуплексной структуре микроРНК, но эти правила могут настраиваться в зависимости от контекста развития и ткани».

Исследование также показывает, как эволюция изменила выбор цепи. В то время как многие микроРНК беспозвоночных сохраняют гибкое использование цепи, микроРНК млекопитающих демонстрируют сильное смещение в сторону одной доминирующей цепи, что предполагает повышенную точность регуляции у более сложных организмов.

«Эта работа предоставляет первую унифицированную, экспериментально обоснованную основу для понимания выбора цепи микроРНК, — сказал Далтон Медоуз, первый автор исследования. — Комбинируя биологию с ИИ, мы теперь можем предсказывать использование цепи и понимать, как оно эволюционирует».

Чтобы поддержать научное сообщество, авторы опубликовали все экспериментальные данные, результаты прогнозов и инструменты анализа в качестве открытых ресурсов, что позволяет прогнозировать выбор цепи у различных видов.

В совокупности эти открытия устанавливают выбор цепи микроРНК как регулируемый уровень контроля генов и демонстрируют, как искусственный интеллект может раскрывать скрытые биологические правила, консервативные в ходе эволюции.

Источник: Arizona State University