IA decifra sequência de DNA presente em 60% dos genes humanos

Pesquisadores da University of California, San Diego (UC San Diego), usaram inteligência artificial (IA) para estudar uma sequência específica do DNA envolvida no início da atividade dos genes . A equipe descobriu que o chamado iniciador , ou Inr, aparece em cerca de 60% das regiões humanas associadas a um início mais concentrado da transcrição. Em termos simples, trata-se de uma sequência de DNA que ajuda a indicar o ponto em que a célula deve começar a usar as informações contidas em um gene.

O trabalho, liderado pelo pesquisador Torrey E. Rhyne-Carrigg, foi realizado no laboratório do professor James T. Kadonaga e publicado na revista Genes & Development .

Para investigar o Inr, os pesquisadores criaram aproximadamente 500 mil versões diferentes de uma pequena região do DNA. Eles então mediram quanto cada sequência conseguia estimular a transcrição, ou seja, o processo pelo qual a informação do DNA começa a ser utilizada pela célula .

Esses resultados foram usados para treinar modelos de aprendizado de máquina. A partir dos dados dos experimentos, a IA conseguiu identificar quais características das sequências estavam associadas a uma maior atividade e passou a prever o comportamento de outras sequências.

Os pesquisadores aplicaram os modelos a 30.642 regiões naturais do DNA humano . Dependendo do modelo utilizado, entre 54% e 65% delas foram classificadas como contendo um Inr ativo. Por isso, o estudo estima que o elemento esteja presente em aproximadamente 60% dessas regiões.

A análise também permitiu identificar um padrão mínimo que representa um Inr humano típico, descrito pelos pesquisadores como CA+1NW . O estudo ressalta que essa sequência serve como referência para reconhecer o elemento, mas não permite, sozinha, determinar o quanto ele é ativo.

O início da atividade de um gene não depende de uma única sequência de DNA. A região estudada pelos pesquisadores funciona em conjunto com outros elementos que ajudam a controlar a transcrição. Um deles é a chamada caixa TATA , enquanto outro é o DPR, uma região localizada depois do ponto de início.

Os modelos mostraram que o Inr tende a aparecer com mais frequência quando o DPR é mais forte. Já a relação foi inversa no caso da caixa TATA: quanto maior a atividade prevista desse elemento, menor a frequência do Inr. Os resultados também indicam que uma caixa TATA forte pode iniciar a transcrição mesmo sem a presença de um Inr ou de um DPR.

Os pesquisadores também encontraram uma variação do Inr que parece funcionar especificamente em conjunto com a caixa TATA. Essa variante apareceu em 8,3% dos promotores humanos com TATA analisados, contra apenas 0,1% daqueles que continham DPR.

Além de ajudar a entender como o DNA controla o início da atividade dos genes , os modelos desenvolvidos podem ser usados para prever o efeito de alterações em sequências de DNA . Segundo o estudo, eles também podem contribuir para a criação de sequências sintéticas capazes de controlar genes com características específicas.

Ana Figueiredo é repórter de tecnologia do Olhar Digital. É formada em jornalismo pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU).

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