Кіріспе
Активаторларды байланыстырып, ген транскрипциясының ықтималдығын арттыратын ДНҚ тізбегі. Генетикада, күштілендіргіш (enhancer) – белгілі бір геннің транскрипциясының ықтималдығын арттыру үшін ақуыздармен (активаторлармен) байланыса алатын ДНҚ-ның қысқа (50–1500 bp) аймағы. Адам геномында жүздеген мыңдаған күштілендіргіштер бар. Олар прокариоттарда да, эукариоттарда да кездеседі. Эукариоттық күштілендіргіштің алғашқы ашылуы 1983 жылы иммуноглобулиннің ауыр тізбекті генінде болды. Үлкен интрон ішінде орналасқан бұл күштілендіргіш, қайта құрылған Vh генінің промоторларының транскрипциялық белсенділігін түсіндірді, ал қайта құрылмаған Vh промоторлары белсенді емес болып қалды. Соңғы уақытта күштілендіргіштердің кейбір медициналық жағдайларға, мысалы, миелосупрессияға қатысы бар екені көрсетілді. 2022 жылдан бері ғалымдар жасанды интеллектті синтетикалық күштілендіргіштерді жобалау үшін пайдаланып, оларды алдымен жасуша желілерінде, бір жылдан кейін тірі организмдерде қолданды.
In genetics, an enhancer is a short (50–1500 bp) region of DNA that can be bound by proteins (activators) to increase the likelihood that transcription of a particular gene will occur. There are hundreds of thousands of enhancers in the human genome. They are found in both prokaryotes and eukaryotes. The first discovery of a eukaryotic enhancer was in the immunoglobulin heavy chain gene in 1983. This enhancer, located in the large intron, provided an explanation for the transcriptional activation of rearranged Vh gene promoters while unrearranged Vh promoters remained inactive. Lately, enhancers have been shown to be involved in certain medical conditions, for example, myelosuppression. Since 2022, scientists have used artificial intelligence to design synthetic enhancers and applied them in animal systems, first in a cell line, and one year later also in vivo.
Орналасқан жерлер
Эукариоттық жасушаларда ДНК хроматин кешенінің құрылымы прокариоттық ДНК-ға тән суперкоилденген күйді функционалдық тұрғыдан имитациялайтын етіп бүктеледі, сондықтан күштілендіретін ДНК геннен сызықтық жағынан алыс болғанымен, кеңістікте промотор мен генге жақын орналасады. Бұл оған жалпы транскрипция факторларымен және РНК полимераза II-мен өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді. Эукариотикалық геномдағы тынықтырушыларға да осы механизм тән. Тынықтырушылар – бұл күшейткіштердің қарсыластары, олар репрессорлар деп аталатын тиісті транскрипция факторларына байланысқанда геннің транскрипциясын тоқтатады. Тынықтырушылар мен күшейткіштер бір-біріне жақын немесе тіпті бір аймақта орналасуы мүмкін, оларды ажырататын айырмашылық тек аймаққа байланысатын транскрипция факторы ғана. Күштілендіруші ол реттейтін геннің жоғары немесе төмен жағында орналасуы мүмкін. Сонымен қатар, күштілендіруші транскрипцияны бастау орнына жақын орналасқанша транскрипцияға әсер ете бермейді, себебі кейбіреулері бастапқы сайттан бірнеше жүз мың базалық жұп жоғары немесе төмен орналасқан. Күштілендірушілер промотор аймағына тікелей әсер етпейді, бірақ белсендіруші ақуыздарға байланысады, бұл алғаш рет in vivo бәсекелестік тәжірибелерінде көрсетілген. Кейіннен молекулалық зерттеулер транскрипциялық факторлармен және кофакторлармен тікелей өзара әрекеттесуді көрсетті, оның ішінде полимераза II-ні және гендерді транскрипциялай бастайтын жалпы транскрипциялық факторларды тартатын медиатор кешені де бар. Күштілендірушілерді интрон ішінде де табуға болады. Күштілендірушінің бағыты оның функциясына әсер етпей кері айналуы мүмкін; сондай-ақ, күштілендіруші кесіліп, хромосоманың басқа жеріне енгізілген кезде де геннің транскрипциясына әсер ете алады. Сондықтан интрон полиморфизмі әсерлі болуы мүмкін, тіпті олар трансляцияланбаса да. Күштілендірушілерді басқа геннің экзондық аймағында да табуға болады және олар басқа хромосомадағы гендерге де әсер етуі мүмкін. Күштілендірушілер p300 CBP-ге байланысады және олардың орналасуын ChIP seq әдісі арқылы осы коактиваторлар отбасына қарсы болжауға болады.
Гендік экспрессиядағы рөлі
Сүтқоректілерде ген экспрессиясы көптеген цис-реттеуші элементтермен реттеледі, оның ішінде негізгі промоторлар және гендердің транскрипция басталатын орындарының жанында орналасқан промоторға жақын элементтер бар. Негізгі промоторлар транскрипцияны бастау үшін жеткілікті, бірақ әдетте базалық белсенділігі төмен болады. Басқа маңызды цис-реттеуші модульдер транскрипция басталатын орындардан қашықта орналасқан ДНК аймақтарында табылады. Оларға күшейткіштер, басушылар, оқшаулағыштар және байланыстыру элементтері кіреді. Бұл элементтердің арасында күшейткіштер және олармен байланысты транскрипция факторлары ген экспрессиясын реттеуде маңызды рөл атқарады. Геннің промоторынан алыс орналасқан күшейткіш ген экспрессиясына айтарлықтай әсер етуі мүмкін, кейбір гендер белсенді күшейткіштің әсерінен экспрессиясын 100 есеге дейін арттырады. Күшейткіштер геномның маңызды гендік реттеуші элементтері болып табылады. Күшейткіштер жасуша түріне тән ген экспрессия бағдарламаларын бақылайды, көбінесе олардың мақсатты гендерінің промоторларымен физикалық жақындыққа келу үшін ұзақ қашықтықтарды аралап өтеді. ДНК-да жүздеген мыңдаған күшейткіш аймақтары бар болғанымен, бірнеше жасуша функцияларына тән транскрипция факторлары (адам жасушасында шамамен 1600 транскрипция факторы бар) әдетте күшейткіштегі белгілі мотивтерге байланысады және осы күшейткішке байланысқан транскрипция факторларының шағын комбинациясы, ДНК иілімі арқылы промоторға жақындағанда, мақсатты геннің транскрипция деңгейін анықтайды. Медиатор (әдетте өзара әрекеттесетін құрылымдағы 26 белоктан тұратын кешен) ДНК-ға байланысқан транскрипция факторларының реттеу сигналдарын тікелей РНК полимераза II (pol II) ферментіне, промоторға байланысқан күйінде жеткізеді. Күшейткіштер белсенді болған кезде, әдетте ДНК-ның екі тізбегінен де екі бағытта әрекет ететін РНК полимеразалармен транскрипцияланады, нәтижесінде екі Enhancer РНК (eRNA) пайда болады, суретте көрсетілгендей. mРНК-лар сияқты, бұл eRNA-лар әдетте 5'- қақпақпен қорғалған. Белсенді емес күшейткіш белсенді емес транскрипция факторымен байланысқан болуы мүмкін. Транскрипция факторының фосфорилирленуі оны белсендіре алады, ал белсендірілген транскрипция факторы оған байланысқан күшейткішті белсендіре алады (суретте күшейткішке байланысқан транскрипция факторының фосфорилирленуін көрсететін кішкентай қызыл жұлдызды қараңыз). Белсенділенген күшейткіш өзінің мақсатты генінен хабаршы РНК транскрипциясын белсендірмес бұрын өзінің РНК транскрипциясын бастайды.
initiation, but generally have low basal activity. Other important cis regulatory modules are localized in DNA regions that are distant from the transcription start sites. These include enhancers, silencers, insulators and tethering elements. Among this constellation of elements, enhancers and their associated transcription factors have a leading role in the regulation of gene expression. An enhancer localized in a DNA region distant from the promoter of a gene can have a very large effect on gene expression, with some genes undergoing up to 100 fold increased expression due to an activated enhancer. Enhancers are regions of the genome that are major gene regulatory elements. Enhancers control cell type specific gene expression programs, most often by looping through long distances to come in physical proximity with the promoters of their target genes. While there are hundreds of thousands of enhancer DNA regions, Several cell function specific transcription factors (there are about 1,600 transcription factors in a human cell) generally bind to specific motifs on an enhancer and a small combination of these enhancer bound transcription factors, when brought close to a promoter by a DNA loop, govern level of transcription of the target gene. Mediator (a complex usually consisting of about 26 proteins in an interacting structure) communicates regulatory signals from enhancer DNA bound transcription factors directly to the RNA polymerase II (pol II) enzyme bound to the promoter. Enhancers, when active, are generally transcribed from both strands of DNA with RNA polymerases acting in two different directions, producing two Enhancer RNAs (eRNAs) as illustrated in the Figure. Like mRNAs, these eRNAs are usually protected by their 5′ cap. An inactive enhancer may be bound by an inactive transcription factor. Phosphorylation of the transcription factor may activate it and that activated transcription factor may then activate the enhancer to which it is bound (see small red star representing phosphorylation of transcription factor bound to enhancer in the illustration). An activated enhancer begins transcription of its RNA before activating transcription of messenger RNA from its target gene.
HACNS1
HACNS1 (сонымен қатар CENTG2 деп аталады және Адамның жеделдетілген 2-аймағында орналасқан) – адамның ерекше қарсы қойылатын бас бармағының эволюциясына үлес қосып, сондай-ақ екі аяқпен жүруге мүмкіндік беретін тобық немесе аяқтың өзгерістеріне де әсер еткен болуы мүмкін генді күшейтуші. Бүгінгі күнгі мәліметтерге сәйкес, адам геномында анықталған 110 000 генді күшейтуші тізбектердің ішінде HACNS1 шимпанзелердің ата-бабаларынан бөлініп кеткеннен кейін адам эволюциясы барысында ең көп өзгерген.
GADD45G
Шимпанзелер мен басқа сүтқоректілердің миының өсуін реттейтін, бірақ адамдарда жоқ, GADD45g геніне жақын күшейткіш сипатталған. Тышқандар мен шимпанзелердегі GADD45G регуляторы ми қабығын, құрсақ жақтанғы миды және таламусты құрайтын жасушалар орналасқан ми аймақтарында белсенді және одан әрі нейрогенезді тежеуі мүмкін. Адамдарда GADD45G күшейткішінің жоғалуы кейбір нейрондық популяциялардың көбеюіне және адамдарда мидың кеңеюіне себеп болуы мүмкін.
Даму биологиясында
Жасушалар мен тіндердің дамуы, дифференциациясы және өсуі үшін гендік экспрессияның нақты реттелген схемалары қажет. Көтергіштер (enhancerлер) цис-реттеуші элементтер ретінде жұмыс істейді, дамудың кеңістіктік және уақытша бақылауын қамтамасыз етеді, белгілі бір жасушаларда транскрипцияны қосып, ал басқа жасушаларда оны тоқтатады. Осылайша, дамитын тіндегі транскрипция факторлары мен басқа ДНК-мен байланысатын ақуыздардың нақты комбинациясы, сол тінде қандай гендердің экспрессияланатынын анықтайды. Көтергіштер (enhancerлер) бір геннің кеңістік пен уақыт бойынша әртүрлі процестерде пайдаланылуына мүмкіндік береді.
Анықтау және сипаттау
Дәстүрлі түрде, күшейткіштер репортер генін немесе салыстырмалы тізбек талдау мен есептеу геномикасы әдістерін қолдана отырып, күшейткіш тұзақ әдістерімен анықталды. Мысалы, Drosophila melanogaster жеміс шыбығы сияқты генетикалық тұрғыдан зерттеуге қолайлы модельдерде, lacZ гені сияқты репортерлік құрылым P элементі транспозоны арқылы геномға кездейсоқ енгізілуі мүмкін. Егер репортер гені күшейткіштің жанына енгізілсе, оның экспрессиясы сол күшейткіштің экспрессия үлгісін көрсетеді. Осылайша, шыбықтарды LacZ экспрессиясы немесе активтілігі үшін бояу және енгізілу орнының маңындағы тізбекті клондау күшейткіш тізбегін анықтауға мүмкіндік береді. Дегенмен, геномдық және эпигеномдық технологиялардың дамуы цис-реттеуші модульдерді (CRM) табу перспективаларын күрт өзгертті. Жаңа буын секвендеу (NGS) әдістері қазір жоғары өнімді функционалды CRM табу әдістерін қамтамасыз етеді, ал қолжетімді деректердің көлемі, соның ішінде транскрипция факторларын байланыстыру орны (TFBS) мотивтерінің кең кітапханалары, түсіндірілген, расталған CRM жинақтары және көптеген жасуша түрлеріндегі эпигенетикалық деректер, дәл есептеу CRM табуды қол жетімді мақсатқа айналдыруда. NGS негізіндегі DNase seq деп аталатын әдіс, CRM құрауы мүмкін нуклеосомалардың азайған немесе ашық хроматин аймақтарын анықтауға мүмкіндік береді. Жақында ATAC seq сияқты, аз бастапқы материалды қажет ететін әдістер әзірленді. Нуклеосомалардың азайған аймақтарын in vivo Dam метилазасының экспрессиясы арқылы анықтауға болады, бұл жасушаның типтік күшейткішін анықтауды бақылауға мүмкіндік береді. Есептеу әдістеріне салыстырмалы геномика, белгілі немесе болжанған TF байланысу орындарын кластерлеу және белгілі CRM-дерде оқытылған қадағаланған машиналық оқыту әдістері кіреді. Бұл әдістердің барлығы CRM табу үшін тиімді болып табылды, бірақ олардың әрқайсысының өз ескертулері мен шектеулері бар және әрқайсысы белгілі бір деңгейде жалған оң сәйкестендірулерге ұшырайды. Салыстырмалы геномика әдісінде кодтамайтын аймақтардың тізбегінің сақталуы күшейткіштердің көрсеткіші болуы мүмкін. Бірнеше түрдің тізбегі салыстырылады және сақталған аймақтар есептеу арқылы анықталады. Анықталған тізбектерді жасыл флуоресцентті ақуыз немесе lacZ сияқты репортерлік генге қосып, эмбрионға инъекцияланғанда күшейткіштің ген экспрессиясының in vivo үлгісін анықтау үшін қолдануға болады. Репортердің mRNA экспрессиясын in situ гибридтеу арқылы көруге болады, бұл күшейткіш активтілігінің тікелей өлшемін қамтамасыз етеді, өйткені ол трансляция мен белок бүктелудің күрделілігіне ұшырамайды. Көптеген дәлелдер дамудың маңызды күшейткіштері үшін тізбек сақталуын көрсеткенмен, басқа жұмыстар күшейткіштердің функциясы бастапқы тізбек сақталусыз немесе оны аз сақтай отырып сақталуы мүмкін екенін көрсетті. Мысалы, адамдардағы RET күшейткіштерінің тізбегі балықтардағы тізбекпен өте аз сақталған, бірақ екі түрдің тізбегі де балықтағы репортерлік ген экспрессиясының дерлік бірдей үлгісін тудырады.
Бөжәктерді сегменттеуде
Drosophila melanogaster эмбриондарындағы ерте сегментацияны анықтайтын күшейткіштер даму күшейткіштерінің ең жақсы сипатталғандарының қатарында. Ұшқыш эмбрионының ерте кезеңінде геннің транскрипция факторлары жұптық ереже гендері сияқты бірнеше сегментация гендерін белсендіреді және басады. Ауыс гендері, басқа аналық эффект транскрипция факторларымен бірге, ұшқыштың алдыңғы-артқы осі бойымен блоктарда экспрессияланады, осылайша транскрипция факторларының әртүрлі комбинациялары экспрессияланатын аймақтар құрылады. Жұптық ереже гендері бір-бірінен экспрессияланбайтын жасушалармен бөлінеді. Сонымен қатар, әртүрлі жұптық ереже гендерінің экспрессия жолақтары бір-бірінен бірнеше жасуша диаметріне қанағаттандырылады. Осылайша, жұптық ереже гендерінің ерекше комбинациялары 14 жеке сегменттің әрқайсысын құру үшін алдыңғы-артқы ось бойымен кеңістіктік домендерді жасайды. Жұптық ереже генінің тіпті өткізілген (eve) генінің өткір екінші жолағын қамтамасыз ететін 480 бп күшейткіш жақсы сипатталған. Күшейткіште аналық және ауыс гендерінің транскрипция факторларына арналған 12 түрлі байланыс орны бар. Белсендіру және басу орындары тізбекте біртіндеп келеді. Eve тек қана белсендірушілердің жоғары концентрациясын және репрессорлардың төмен концентрациясын қамтитын жасушалардың тар жолағында экспрессияланады. Басқа да 6 жолақтағы eve экспрессиясын басқа күшейткіш аймақтар басқарады.
Омыртқалы жануарлардың үлгісінде
Денелік біліктерді қалыптастыру жануарлардың дамуындағы маңызды қадам. Тышқанның эмбриональды дамуы кезінде Nodal, трансформацияланатын өсу факторы бета суперотбасының лигандысы, ерте эмбриондағы алдыңғы-артқы осьтің және сол-оң осьтің қалыптасуына қатысатын негізгі ген болып табылады. Nodal гені екі күшейткішті қамтиды: Проксимальды Эпибласт Күшейткіші (PEE) және Асимметриялық Күшейткіш (ASE). PEE, Nodal генінің жоғары жағында орналасқан және примитивтік жолақтың түйінге (немесе примитивтік түйінге) дифференциацияланатын бөлігінде Nodal экспрессиясын қамтамасыз етеді. PEE, Wnt сигналдамасы және тағы бір, әзірге белгісіз сигналдың комбинациясына жауап ретінде Nodal экспрессиясын іске қосады; осылайша, LEF/TCF транскрипциялық факторлар отбасының мүшесі түйіндегі жасушалардағы TCF байланысу орнына байланысуы мүмкін. Түйінен Nodal-дың таралуы градиентті құрайды, ол кейіннен эмбрионның алдыңғы-артқы осін қалыптастырады. ASE – бұл интрон күшейткіші, ол бұранда тәрізді домен транскрипциялық факторы Fox1 арқылы байланысады. Дамудың басында Fox1 басқаратын Nodal экспрессиясы висцеральді эндодерманы құрайды. Даму кезінде кейіннен Fox1-дің ASE-ге байланысуы жақтық пластина мезодермасының сол жағында Nodal экспрессиясын қамтамасыз етеді, осылайша мезодермадағы асимметриялық мүшелердің дамуы үшін қажетті сол-оң асимметрияны орнатады. Гаструляция кезінде үш кіндік қабатының қалыптасуы жануарлардың дамуындағы тағы бір маңызды қадам. Үш кіндік қабатының әрқайсысы олардың дифференциациялануын және дамуын қамтамасыз ететін гендік экспрессияның ерекше үлгілерін көрсетеді. Эндодерма дамудың басында Gata4 экспрессиясымен анықталады, ал Gata4 кейіннен ішек морфогенезін басқарады. Gata4 экспрессиясы ерте эмбрионда басқа бір бұранда тәрізді домен транскрипциялық факторы FoxA2-мен байланысатын интрон күшейткіші арқылы реттеледі. Бастапқыда күшейткіш эмбрионның барлық бөлігінде кең ген экспрессиясын қамтамасыз етеді, бірақ экспрессия тез арада эндодермамен шектеледі, бұл басқа репрессорлардың оны шектеуге қатысуы мүмкін екенін көрсетеді. Дамудың соңында сол күшейткіш асқазан мен ұйқы безінің пайда болуын шектейді. Ішек дамуының аралық кезеңдерінде эндодермадағы Gata4 экспрессиясын сақтау үшін қосымша күшейткіш жауапты.
Бірнеше күштілендіретін заттар дамудың беріктігін арттырады
Даму процестеріне қатысатын кейбір гендерде бірнеше функциялары үстіне түсетін бірнеше күштілендіргіштер болады. Екіншілік күштілендіргіштер немесе "көлеңке күштілендіргіштер" негізгі күштілендіргіштен (әдетте, "біріншілік" деп бірінші рет табылған күштілендіргішті айтады, ол көбінесе реттейтін генге жақын болады) көптеген килобаза қашықтықта табылған. Әр күштілендіргіш өздігінен ген экспрессиясының дерлік бірдей үлгілерін тудырады. Осы екі күштілендіргіш шынымен де артық па? Жақында жасалған зерттеулер көрсеткендей, бірнеше күштілендіргіштер жеміс шыбындарына температураның өсуі сияқты қоршаған ортаның өзгеруіне төтеп беруге мүмкіндік береді. Жоғары температурада өсірілгенде, бір күштілендіргіш кейде экспрессияның толық үлгісін іске қоса алмайды, ал екі күштілендіргіштің болуы қалыпты ген экспрессиясын қамтамасыз етеді.
Даму механизмдерінің дамуы
Эволюциялық даму биологиясы ("evo devo") саласындағы зерттеулердің бірі – түрлер арасындағы даму ерекшеліктері арқылы морфологиялық өзгерістерді қамтамасыз ететін күшейткіштер мен басқа цис-реттеуші элементтердің рөлін анықтау.
Стиклбек Питкс1
Соңғы зерттеулер үш тікұяқты балықтардың морфологиялық өзгерістеріндегі күшейткіштердің рөлін зерттеді. Тікұяқтылар теңізде де, тұщы суда да кездеседі, бірақ көптеген тұщы су популяцияларындағы тікұяқтылар белдік қанаттарын (тетраподтардың артқы аяқтарымен гомологты қосымшалар) толығымен жоғалтқан. Pitx1 – омыртқалы жануарлардың артқы аяқтарының дамуына қатысатын гомеобокс гені. Алдын ала генетикалық талдаулар осы геннің экспрессиясының өзгеруі бауырсақтың қысқаруына себеп болғанын көрсетті. Pitx1-дің тек тұщы су аллелін ғана экспрессиялайтын балықтарда таз тікендері болмайды, ал теңіз аллелін экспрессиялайтындарда таз тікендері сақталады. Күрделірек сипаттама 500 негіз жұптарынан тұратын күшейткіш тізбектің артқы желбезек бүршігінде Pitx1 экспрессиясын қосуға жауапты екенін көрсетті. Бұл күшейткіш хромосомалық осал орынның жанында орналасқан – ДНК-ның үзілуге бейімді және осылайша ДНК-ның дәл емес жөнделуі нәтижесінде мутацияға ұшырау мүмкіндігі жоғары болатын ДНК тізбегі. Осы осал орын Pitx1 экспрессиясын басқаратын күшейткіштің оқшауланған тұщы су популяцияларында қайталап, тәуелсіз жоғалуына себеп болды, және осы күшейткішсіз тұщы су балықтары таз тікендерін дамыта алмайды.
Дрозофиланың қанатының өрнегі эволюциясы
Пигментация үлгілері жануарлардың әртүрлі түрлері арасындағы ең көзге түсетін және анықтауға оңай айырмашылықтардың бірін құрайды. Дрозофила қанатының пигментациясы күрделі пигментация фенотиптерінің дамуын зерттеуге өте ыңғайлы жүйе болып табылады. Drosophila guttifera қанатында 12 қара пигменттік дақ және 4 ашық сұр аралық бөлікшелер бар. Пигменттік дақтар сары геннің экспрессиясы нәтижесінде пайда болады, оның өнімдері қара меланин өндіреді. Соңғы зерттеулер көрсеткендей, сары гендегі екі күшейткіш осы нақты үлгіде ген экспрессиясын тудырады – тамыр дақты күшейткіш 12 дақта репортер ген экспрессиясын, ал аралық көлеңке күшейткіш 4 ерекше бөлікшеде репортер экспрессиясын қамтамасыз етеді. Бұл екі күшейткіш Wnt сигналдық жолына сезімтал, ол пигменттелген барлық жерлерде қанатсыздың (wingless) экспрессиясы арқылы белсендіріледі. Осылайша, күрделі пигментация фенотипінің эволюциясында сары пигмент гені қанатсыз сигналына сезімтал күшейткіштерді дамытты, ал қанатсыз экспрессиясы жаңа үлгілерде қанаттың жаңа пішіндерін құру үшін жаңа жерлерде пайда болды.
Қабыну мен қатерлі ісіктерде
Әрбір жасушада әдетте бірнеше жүздеген арнайы күшейткіштер болады, олар "супер күшейткіштер" деп аталатын көп килобазалық ұзақ ДНК тізбектеріне созылады. Бұл күшейткіштерде тізбекке спецификалық, индукцияланатын транскрипциялық факторлар үшін байланыс орындарының көп саны бар және олар жасуша дифференциациясына қатысқан гендердің экспрессиясын реттейді. Қабыну кезінде NF κB транскрипция факторы хроматиннің қайта құрылуына көмектеседі, бұл жоғары деңгейде орналасқан кофакторларды іріктеп қайта бөлу арқылы жүзеге асырылады, соның салдарынан олардың экспрессиясын күшейтетін жасушалық идентификацияны сақтауға қатысқан гендердің қызметі тежеледі; сонымен қатар, бұл NF κB басқаратын қайта құрылу және қайта бөлу қабыну арқылы жасуша функцияларындағы өзгерістерге бағыттайтын басқа күшейткіштерді белсендіреді. Нәтижесінде қабыну жасушаларды қайта бағдарлайды, олардың қалған тіндермен және иммундық жүйемен өзара әрекеттесуін өзгертеді. Қатерлі ісіктерде NF κB белсенділігін бақылайтын ақуыздардың жұмысы бұзылады, бұл қатерлі жасушалардың жергілікті тіндермен өзара әрекеттесуге тәуелділігін азайтуға және иммундық жүйенің оларды бақылауына кедергі келтіреді.
Синтетикалық биологияда күштілендіретін заттарды жобалау
Көтергіштер сияқты синтетикалық реттеуші элементтер, пайдалы гендерді белсендіре отырып немесе бұзылған жасушалық күйлерді тоқтату арқылы, ауруды емдеу үшін ген өнімдерін нақты жасуша түрлеріне бағыттауға мүмкіндік беретін қуатты құрал болып табылады. 2022 жылдан бері жасанды интеллект және трансферлік оқыту стратегиялары реттеуші ДНК тізбектерінің ерекшеліктерін, олардың болжалуын және синтетикалық көтергіштерді жобалауды жақсырақ түсінуге әкелді. Жасуша мәдениетіндегі жұмыстарға сүйене отырып, 2023 жылы синтетикалық көтергіштер бүкіл тірі организмдерде сәтті қолданылды. Тераң нейрондық желілерді пайдаланып, ғалымдар ДНК тізбектерінің эволюциясын симуляциялады, осы арқылы көтергіш функциясын анықтайтын ерекшеліктердің пайда болуын талдады. Бұл жеміс шыбығының миының әртүрлі жасушалары үшін жұмыс істейтін синтетикалық көтергіштерді жобалауға және жасауға мүмкіндік берді. Екінші тәсілде жасанды интеллект модельдері бір жасушалық ДНК-ның қолжетімділік деректерінде оқытылды және алынған модельдер жеміс шыбығының эмбрионындағы белгілі бір тіндер үшін көтергіштерді болжауға бағытталды. Осы көтергіштерді болжау модельдері жүйке жүйесі, ми, бұлшық ет, эпидермис және ішек үшін синтетикалық көтергіштерді жобалау үшін қолданылды.