V zadnjih letih se intenzivno razvijajo nove metode za razumevanje funkcije RNA-vezavnih proteinov (ang. RNA-binding proteins, RBPs), ki temeljijo na visokozmogljivem sekvenciranju (ang. high-throughput sequencing, HTS). Ti podatki zahtevajo nova računska orodja. V predlaganem projektu načrtujemo razvoj orodij, ki bodo bistveno pripomogla k razumevanju načel regulacije izražanja genov na nivoju RNA ter pospešila raziskave na področju bioinformatike.

Razvili bomo nova orodja umetne inteligence in jih vključili v inteligentni spletni asistent iDiscover za analizo podatkov HTS. Orodja bodo občutno pohitrila sicer računsko intenzivne študije interakcij med proteini in RNA, in vloge proteinov v izražanju genov. Pomembno je, da bodo orodja lahko postavljala tudi nove hipoteze, ki bodo služile kot izhodišče za nadaljnje poskuse v Uletovi raziskovalni skupini. Cilj te skupine je razumevanje regulatornih mehanizmov genske ekspresije, ki prispevajo k nevrodegenerativnim boleznim. Natančneje, doseči želimo naslednje cilje:

1) Razviti in implementirati računski cevovod za kartiranje odčitkov, kvantifikacijo in vizualizacijo interakcij protein-RNA in za modeliranje regulacije genske ekspresije.

2) Razvoj novega opisnega jezika in učinkovitih hevristik za integracijo in modeliranje relacij med različnimi stopnjami post-transkripcijske regulacije. Avtomatično generiranje novih hipotez, ki pojasnjujejo molekularne funkcije proteinov, ki vežejo RNA.

3) Gradnja napovednih modelov s pomočjo strojnega učenja in implementacija inteligentnega spletnega vmesnika iDiscover, ki bo vodil raziskovalce k odkrivanju regulatornih mehanizmov posameznih RBP.

4) Integracija podatkov iz metod za HTS za razumevanje molekularnih mehanizmov dveh proteinov, povezanih z nevrodegenerativnimi boleznimi: TDP-43 in FUS.

Zupanova skupina (FRI), Univerza v Ljubljani, Fakulteta za računalništvo in informatiko, Ljubljana, Slovenija, ima dolgoletne izkušnje in znanje o analizah in vizualizaciji podatkov HTS, strojnem učenju in razvoju programske opreme. Člani Zupanove skupine bodo tesno sodelovali s člani Uletove skupine (LMB), MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, Velika Britanija, ki razvijajo nove eksperimentalne metode in imajo strokovno znanje na področju genomike in študija interakcij protein-RNA. Obe skupini bosta sodelovali z Rogljevo skupino (IJS), Institut Jožef Stefan, Ljubljana, Slovenija, z ekspertizo na področju nevrobiologije in preučevanja signalnih poti, ki regulirajo razne RBP. Vse tri skupine so uspešno sodelovale v preteklosti in dosegle pomembne skupne raziskovalne rezultate in publikacije, kar zagotavlja uspeh predlaganega projekta.