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      機(jī)器學(xué)習(xí)為理解微生物基因調(diào)控提供了新的范例
      
			
      
				2019-12-06 14:30:42
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      大腸桿菌是強(qiáng)壯的細(xì)菌，能夠在從萵苣葉表面到酸性胃的多種條件下生活。為了在如此多的環(huán)境中生存和繁殖，細(xì)菌必須使用轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑網(wǎng)絡(luò)來(lái)響應(yīng)其周圍環(huán)境而改變其基因表達(dá)水平。即使在大腸桿菌(特征最豐富的細(xì)菌之一)中，對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，了解它們?nèi)绾螀f(xié)調(diào)其數(shù)千個(gè)基因的表達(dá)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
      

      機(jī)器學(xué)習(xí)為理解微生物基因調(diào)控提供了新的范例
      

      在12月4日的《自然通訊》上發(fā)表的一篇論文中，加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的生物工程師報(bào)告了一種解釋基因表達(dá)數(shù)據(jù)集的新方法。通過(guò)應(yīng)用旨在將混合信號(hào)分離為原始信號(hào)源的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，研究人員能夠?qū)⒋罅扛哔|(zhì)量的基因表達(dá)數(shù)據(jù)集合分解為約100個(gè)信號(hào)，這些信號(hào)代表轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的靶向作用。
      

      這項(xiàng)工作是由加州大學(xué)圣地亞哥分校的加萊蒂生物工程教授Bernhard Palsson和生物工程博士學(xué)位Anand V. Sastry領(lǐng)導(dǎo)的。帕森實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生。
      

      在分析基因表達(dá)數(shù)據(jù)集時(shí)，科學(xué)家傳統(tǒng)上不得不篩選數(shù)百種差異表達(dá)的基因，試圖找到將它們連接在一起的內(nèi)聚模式或故事。然而，一個(gè)問(wèn)題是這些基因中的許多基因可能對(duì)相同的潛在信號(hào)做出反應(yīng)，因此很難辨別出生物反應(yīng)的根本原因。
      

      加州大學(xué)圣地亞哥分校的團(tuán)隊(duì)率先開(kāi)發(fā)了一個(gè)新框架，該框架可自動(dòng)提取特定轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的信號(hào)，從而引起基因表達(dá)的變化。該方法也不需要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的先驗(yàn)知識(shí)。薩斯特里說(shuō)，這使得它更容易應(yīng)用于不太了解的生物。
      

      該小組的分析能夠表征兩個(gè)以前未知的轉(zhuǎn)錄因子，并為許多其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子提煉了已知的靶標(biāo)。其他研究正在進(jìn)行中，以驗(yàn)證研究提出的多個(gè)預(yù)測(cè)。該小組的分析還確定了大腸桿菌菌株的突變與其基因表達(dá)狀態(tài)之間的直接聯(lián)系，從而提出了一種比較整個(gè)物種中菌株的新策略。
      

      “由于轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)是細(xì)菌感知環(huán)境的方式，因此我們現(xiàn)在有一種方法來(lái)觀察細(xì)菌所見(jiàn)。” 薩斯特里說(shuō)：“我們可以很容易地判斷出細(xì)胞是否缺乏營(yíng)養(yǎng)(如鐵)或受到任何壓力。在研究復(fù)雜的環(huán)境(如體內(nèi)感染)時(shí)，這可能是無(wú)價(jià)的。”
      
			

			
        
      
			
      
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