科学家以AI解码60亿DNA碱基“密码”,“起始子”研究取得突破
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2026-08-27 00:01:14
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IT之家 8 月 26 日消息,据新华社今日报道,美国加州大学圣迭戈分校研究人员利用高通量 DNA 测序和机器学习技术,解析了人类基因中“起始子”(Initiator,Inr)的 DNA 序列特征。

研究人员分析约 50 万个不同版本的“起始子”序列后训练 AI 模型,并据此发现约 60% 的人类基因含有这一序列。

“起始子”是基因核心启动子中的重要 DNA 序列,位于基因转录起始区域,参与启动基因表达。人体不同类型的细胞虽然拥有基本相同的 DNA,但由于不同基因在不同细胞中被开启,最终形成具有不同结构和功能的细胞。

基因表达受到 DNA 中特定序列的精细调控,这些序列决定基因何时、何地以及以多大程度被激活。基因表达调控出现异常可能导致细胞功能异常,并与包括癌症在内的多种疾病有关。

为解析“起始子”的序列特征,研究人员在加州大学圣迭戈分校分子生物学教授 James T. Kadonaga 团队开展研究。研究由研究生 Torrey Rhyne-Carrigg 牵头,团队通过高通量 DNA 测序技术测定约 50 万个不同“起始子”序列版本的基因表达活性。

随后,研究人员利用这些实验数据训练机器学习模型,使 AI 能够从大量实验数据中识别与“起始子”相关的 DNA 碱基序列模式。研究人员再利用模型在人体基因组中搜索相应特征,结果显示约 60% 的人类基因含有“起始子”。

研究人员表示,这些 AI 模型首次能够对人类基因中是否存在“起始子”进行较强预测,并解析其 DNA 碱基序列特征。研究还识别出一种与 TATA 序列相关的新型“起始子”,同时分析了“起始子”与其他核心启动子元件之间的关系。

研究团队认为,这些数据和模型未来可用于分析“起始子”相关 DNA 突变可能产生的影响,包括与疾病相关的突变。同时,研究成果也可能用于设计具有特定功能的合成启动子,即能够调控特定基因开启和关闭的 DNA 序列。

Kadonaga 表示,每个人体细胞中包含约 60 亿个 DNA 碱基,其中蕴含着控制基因何时、何地以及以多大程度开启或关闭的复杂信息。此次建立的“起始子”AI 模型只是这一基因表达调控信息中的一部分,研究团队希望未来进一步扩大模型范围。

IT之家注:“起始子”是核心启动子中的一种 DNA 序列信号,可参与 RNA 聚合酶 Ⅱ 介导的转录起始;“启动子”则是调控基因转录的重要 DNA 区域。

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