Российская нейросеть «Химера» расшифровала 3D-архитектуру ДНК

Российские биоинформатики представили нейросеть «Химера», способную предсказывать трехмерную структуру генома у разных видов живых существ. Исследование, опубликованное в Nucleic Acids Research, доказывает, что принципы упаковки хроматина сильно различаются даже у близких организмов, а на пространственную конфигурацию влияют как состав нуклеотидов, так и направление транскрипции генов.

Внутри клетки ДНК не распределена хаотично: она образует сложные петли и домены, которые напрямую управляют активностью генов. До недавнего времени ученые не могли точно сказать, насколько универсальны механизмы формирования этих структур. «Химера» решила эту задачу, проанализировав генетический материал 22 видов — от дрожжей и растений до человека и насекомых.

В процессе обучения на картах Hi-C и последовательностях ДНК нейросеть выявила скрытые закономерности укладки хроматина. Выяснилось, что регионы с сильной изоляцией обычно богаты GC-парами, а организация структуры зависит от направления транскрипции. На основе этих данных исследователи построили своего рода «эволюционное древо» 3D-генома, охватывающее широкий спектр биологических видов. Главная ценность разработки заключается в ее интерпретируемости: алгоритм не просто выдает результат, а позволяет ученым проследить логику формирования пространственных конфигураций, что открывает новые возможности для фундаментальной биологии.