Команда Института общей генетики выиграла конкурс Стэнфордского университета, опередив более 700 команд со всего мира
Команда VIGG (Vavilov Institute of General Genetics) заняла первое место в научном конкурсе по предсказанию пространственной структуры РНК «Stanford Ribonanza RNA Folding», проводившемся в Стэнфордском университете, опередив более 700 команд со всего мира. Команда VIGG состоит из молодых сотрудников лаборатории системной биологии и вычислительной генетики (руководитель В.Ю. Макеев) Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН и студентов Факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ.
В команду вошли Дмитрий Пензар (лидер команды, аспирант ИОГен РАН, руководитель д.б.н. Кулаковский И.В.), научный сотрудник ИОГен РАН Арсений Зинкевич, студенты факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ Валерий Вяльцев, Артемий Бакулин и Елизавета Носкова. Используя самые современные методы машинного обучения, они разработали модели предсказания структурных особенностей РНК, а именно доступности ее участков к действию специальных реагентов, что затем может быть использовано для определения вторичной и третичной структур РНК. Членами команды был предложен оригинальный алгоритм, основанный на использовании нейронных сетей с механизмом внимания, с добавлением модификаций, позволяющих использовать дополнительные признаки из известных программ предсказания вторичной структуры
Помимо фундаментальной проблемы предсказания пространственной структуры макромолекул, понимание того, как последовательность нуклеотидов в РНК определяет то, как сворачиваются и располагаются в пространстве ее участки, необходимо для разработки и оптимизации РНК-вакцин и других медицинских препаратов на основе молекул РНК. Такие лекарства разрабатываются сейчас для лечения ряда распространенных заболеваний, таких как гипертония, рак поджелудочной железы и некоторых нейродегенеративных заболеваний.
Вычислительные биологи из ИОГен РАН не первый раз выигрывают международные конкурсы «предсказателей». В 2016 году и 2022 годах сотрудники лаборатории занимали первые места в конкурсах, объявленных консорциумом DREAM. В 2016 году конкурс был посвящен предсказанию регуляторных сегментов генома, промоторов и участков связывания факторов транскрипции. В 2022 году сотрудники лаборатории победили в конкурсе DREAM 2022 по предсказанию влияния промоторов, предложив полносверточную архитектуру LegNet, на голову обошедшую модели конкурентов.
Тематика вычислительного анализа биологических макромолекул методами машинного обучения поддерживается в лаборатории системной биологии и вычислительной генетики ИОГен РАН с 2011 года. В лаборатории создана база данных HOCOMOCO текстовых мотивов в последовательностях ДНК, связывающих регуляторные белки, используемая во многих мировых исследовательских центрах. С 2011 года группа под руководством В.Ю. Макеева является членом консорциума RIKEN FANTOM, базирующимся в Японии, по исследованию тканеспецифической экспрессии генов; сотрудники лаборатории участвуют в ряде других международных исследовательских проектов.
Фото: Freepik