Исследование гетерогенности районов открытого хроматина на уровне клеточных субпопуляций на основании массового анализа single-cell ATAC-seq данных

О проекте

С 2012 года коллектив проекта разрабатывает и поддерживает базу данных GTRD — крупнейшую в России и одну из крупнейших в мире баз по регуляции транскрипции, включающую более 500 ТБ данных. Она охватывает 10 модельных организмов и содержит результаты десятков тысяч экспериментов: ChIP-seq, DNase-seq, ATAC-seq и других методов NGS.

В рамках проекта будет впервые осуществлена масштабная интеграция данных single-cell ATAC-seq (более 2000 экспериментов) в GTRD. Будут сопоставлены результаты scATAC-seq с bulk-данными ATAC-seq и DNase-seq, а также с картами районов связывания ТФ, что позволит выявить клеточные особенности в регуляции генов. Разрабатываемый алгоритм импутации позволит улучшить существующий биоинформатический анализ данных scATAC-seq.

Проект получил поддержку в рамках открытого публичного конкурса на получение грантов Российского научного фонда по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс). Финансирование выделяется Российским научным фондом и федеральной территорией «Сириус» на паритетных началах.


Руководитель

Актуальность проекта

Современные методы секвенирования, такие как ChIP-seq, DNase-seq, ATAC-seq, RNA-seq и другие, генерируют большие объёмы данных о регуляции транскрипции, но зачастую остаются слабо интегрированными. Это затрудняет совместное использование этих данных для понимания механизмов регуляции и решения практических задач. Особенно остро эта проблема стоит на фоне стремительного роста популярности single-cell методов, позволяющих исследовать биологические процессы на уровне отдельных клеток.

Поскольку упаковка ДНК и белок-хроматиновые взаимодействия обладают высокой динамичностью и клеточной вариабельностью, традиционные методы на основе популяционного секвенирования не позволяют в полной мере охватить гетерогенность исследуемых систем. Интеграция данных single-cell ATAC-seq с существующей базой GTRD позволит впервые на системном уровне изучить клеточно-специфичную регуляцию транскрипции.

Научная и практическая значимость проекта

Интеграция данных scATAC-seq позволит учёным глубже понять, как выглядит ландшафт открытого хроматина, а также как транскрипционные факторы (ТФ) взаимодействуют с хроматином на уровне единичных клеток. Это открывает возможности для более точной аннотации однонуклеотидных вариантов, в том числе в контексте аллель-специфичной регуляции. Такие данные будут полезны для широкого круга исследователей в областях регуляторной геномики и биоинформатики.

Ожидаемые результаты

  1. Однородная аннотация данных single-cell ATAC-seq для 10 видов организмов.
  2. Сопоставление scATAC-seq с bulk ATAC-seq/DNase-seq и данными по районам связывания ТФ.
  3. Разработка алгоритма импутации участков открытого хроматина на уровне единичных клеток.
  4. Анализ вариабельности открытого хроматина и оценка воспроизводимости регуляторных участков.
  5. Интеграция данных по аллель-специфичной доступности хроматина с геномными аннотациями GTRD.

Другие проекты

Разработка молекулярных моделей многофазных смесей пластовых флюидов и разработка прототипа гибридного симулятора многофазной фильтрации в пористых средах
Подробнее
Теоретико-числовые и вычислительные проблемы для якобианов гиперэллиптических кривых и их приложения
Подробнее
Потоковое моделирование метаболизма аэробного метанотрофа Methylotuvimicrobium alcaliphilum 20ZR с учетом молекулярно-генетических механизмов его регуляции
Подробнее
Комплексные математические платформы количественной фармакологии для повышения эффективности разработки лекарственных средств в онкологии, эндокринологии, кардиологии и иммунологии
Подробнее
Экспериментальное исследование и математическое моделирование механического поведения биоматериалов
Подробнее
Арифметические проблемы в якобианах гиперэллиптических кривых
Подробнее
Разработка методов интеллектуального управления робототехнической системой в условиях меняющейся внешней среды для автоматической сборки
Подробнее
Технологии противодействия ранее неизвестным квантовым киберугрозам
Подробнее
Технология самовосстановления киберфизических систем национальной критической информационной инфраструктуры в условиях беспрецедентного роста угроз безопасности на основе искусственного интеллекта
Подробнее
Feedback

By clicking the "I AGREE" button, you confirm that you are aware of the use of cookies on our website and have read our Privacy Policy

Agree