Регуляция расположения нуклеосом посредством вторичных структур ДНК

Вторичной структуре молекулы ДНК свойственен полиморфизм: помимо канонической двойной правозакрученной спирали (B-формы), описанной Уотсоном и Криком в 1953 году, она существует в клетках в других конформациях. Неканонические структуры могут быть задействованы в основных клеточных процессах, в том числе в транскрипционной активности. Один из механизмов регуляции транскрипции - расположение нуклеосом, на которые может накручиваться только B-ДНК. Вторичные структуры ДНК могут конкурировать с нуклеосомами за расположение. В магистерской диссертации исследовано взаимное расположение нуклеосом и 4 типов вторичных структур ДНК в геноме мыши: Z-ДНК, H-ДНК, G-квадруплексов, SIDD-сайтов. Обнаружено 3 типа позиционирования нуклеосом около неканонических вторичных структур ДНК. Обучены модели машинного обучения алгоритмом случайного леса и градиентного бустинга для распознавания участков ДНК, содержащих нуклеосому, ассоциированную с каждым типом вторичной структуры ДНК на основе композиции последовательности (статистике ди- и три-нуклеотидов). Для G-квадруплексов классификатор продемонстрировал правильность предсказаний в 94%, в то время как для остальных структур максимальная точность составила 60%. Это свидетельствует о том, что в случае квадруплексов композиционный состав последовательности и ее окружения достаточен для определения G-квадруплексов, ассоциированных с нуклеосомами. Для других структур, возможно, композиционный состав не является достаточным фактором, но, возможно, учет других физико-химических и структурных характеристик последовательности ДНК смогут улучшить предсказательную силу модели.