هر سلول انسان به روشن شدن ده‌ها هزار ژن در زمان مناسب و به میزان کافی وابسته است. بخش‌های ویژه‌ای از DNA این فعالیت را هماهنگ می‌کنند و در نهایت تولید آنزیم‌ها، هورمون‌ها، پروتئین‌ها و سایر اجزای حیاتی برای ساختار و عملکرد سلول را هدایت می‌نمایند. زمانی که این تنظیم دچار اختلال شود، سلول‌ها ممکن است دچار بدکارکردی شده و در بروز اختلالاتی از جمله سرطان نقش داشته باشند.
برای درک بهتر توالی‌های DNA که این فرآیند را کنترل می‌کنند، پژوهشگران آزمایشگاه پروفسور جیمز تی. کادوناگا در دانشگاه کالیفرنیا سان‌دیگو روی منطقه‌ای حیاتی به نام «آغازگر» (Initiator) تمرکز کردند. این بخش از DNA، نقطه‌ای را مشخص می‌کند که اطلاعات کدگذاری‌شده در یک ژن برای اولین بار تبدیل به محصولات کاربردی (یا بیان) می‌شوند.
رمزگشایی امضای DNA آغازگر توسط هوش مصنوعی
در پژوهشی به سرپرستی توری راین-کاریک، دانشجوی پژوهشگر مقطع دکتری، محققان فعالیت بیان ژن را در حدود ۵۰۰,۰۰۰ نسخه مختلف از آغازگر با استفاده از تسلسل‌یابی DNA با توان بالا اندازه‌گیری کردند. آن‌ها سپس این نتائج را به مدل‌های یادگیری ماشین دادند؛ مدل‌هایی که توالی شاخص DNA مرتبط با آغازگر را فرا گرفتند. پس از شناسایی این امضا، پژوهشگران ژن‌های انسانی را برای یافتن آن جستجو کردند و دریافتند که حدود ۶۰ درصد آن‌ها حاوی این آغازگر هستند.
کادوناگا، استاد دانشکده علوم زیستی در بخش زیست‌شناسی مولکولی دانشگاه سان‌دیگو می‌گوید:
مشخص شد این مدل‌های هوش مصنوعی برای اولین بار پیش‌بینی‌های قوی از حضور یا عدم حضور آغازگر در ژن‌های انسانی ارائه می‌دهند و بدین ترتیب توانستند الگوی توالی بازهای DNA در آغازگر را رمزگشایی کنند.
توانایی مدل در پیش‌بینی آثار جهش
رمزگشایی آغازگر به پژوهشگران این امکان را می‌دهد تا نحوه تأثیر جهش‌های DNA در این منطقه بر بروز اختلالات مختلف را پیش‌بینی کنند. داده‌ها و مدل‌های حاصل از این مطالعه همچنین می‌توانند به دانشمندان در ساخت «پروموتورهای مصنوعی» (توالی‌های DNA طراحی‌شده برای روشن و خاموش کردن ژن‌ها) با کاربردهای سفارشی‌سازی‌شده و خاص کمک کنند.
کادوناگا در ادامه افزود:
به طور کلی‌تر، این پژوهش گامی رو به جلو در استفاده ترکیبی از آزمایش‌های آزمایشگاهی و هوش مصنوعی برای رمزگشایی اطلاعات نهفته در توالی بازهای DNA انسان است. در نهایت، در میان ۶ میلیارد باز DNA در هر یک از سلول‌های ما، کدی برای بیان ژن وجود دارد که مشخص می‌کند هر ژن چه زمانی، در کجا و تا چه اندازه‌ای باید روشن یا خاموش شود. اگر یک مدل هوش مصنوعی برای کل کد بیان ژن داشتیم، می‌توانستیم فعالیت هر یک از واریانت‌های مختلف ژنی را در افراد گوناگون پیش‌بینی کنیم. مدل جدید هوش مصنوعی برای آغازگر، بخش کوچک اما مهمی از این کد بیان ژن است و من خوش‌بین هستم که در آینده‌ای نه چندان دور، مدل‌های هوش مصنوعی خود را در زمینه کد بیان ژن انسانی گسترش دهیم.
منبع: Scitechdaily
