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上海士鋒生物關(guān)于點(diǎn)燃虛擬細(xì)胞生物學(xué)新希望
最近更新時(shí)間：2013-5-29
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來(lái)自哥倫比亞大學(xué)的兩位科學(xué)家在7月20日Cell雜志上發(fā)表了點(diǎn)評(píng)文章：The Dawn of Virtual Cell Biology，指出了本期雜志上發(fā)表的一項(xiàng)成果為虛擬細(xì)胞生物學(xué)提出了新的希望，這項(xiàng)研究提出了一種細(xì)菌的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)計(jì)算機(jī)模式，其中包含了細(xì)菌的所有組成元件以及其中的相互作用。
虛擬生物學(xué)的概念其實(shí)由來(lái)已久，早在好幾年前，科學(xué)家們就希望能在電腦中重建一個(gè)分子級(jí)別的生命體，這樣就能了解生物體各部分如何協(xié)同工作，將可以把生物學(xué)提升到一個(gè)新的水平。到時(shí)，生物學(xué)深入了解生命就如同工程師對(duì)他們所修建的橋梁和飛機(jī)一樣了如指掌了。
2002年阿爾伯塔大學(xué)的研究人員與其他研究人員合作，組成了大腸桿菌研究聯(lián)盟，這一聯(lián)盟的一項(xiàng)研究任務(wù)就是建立大腸桿菌的代謝模型，制造出3900多種不同品系，而每一品系都少了一個(gè)基因，這樣他們就能重建出1000多個(gè)具有交互作用的代謝基因，在計(jì)算機(jī)上模擬這個(gè)生物體的代謝活動(dòng)。
這就是初步的虛擬生物學(xué)研究了，而近期來(lái)自斯坦福大學(xué)的一群研究人員發(fā)表了題為“A Whole-Cell Computational Model Predicts Phenotype from Genotype”的文章，模擬了來(lái)自人類(lèi)病原菌支原體（Mycoplasma genitalium）整個(gè)生命周期，提出了一個(gè)全細(xì)胞計(jì)算機(jī)模型，這一模型囊括了這個(gè)病原菌的所有分子組，以及相互作用，這將有助于促進(jìn)細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展。
哥倫比亞大學(xué)Saeed Tavazoie教授評(píng)價(jià)道，這項(xiàng)研究提出了*整合動(dòng)態(tài)計(jì)算機(jī)模式，這將為系統(tǒng)生物學(xué)研究提供了全細(xì)胞的定量預(yù)測(cè)模型。
想要單個(gè)分子及其相互作用產(chǎn)生復(fù)雜表型的機(jī)制，是生物學(xué)研究領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)方法是面對(duì)這一挑戰(zhàn)的一個(gè)重要工具，這項(xiàng)研究報(bào)道了一個(gè)支原體生命周期的全細(xì)胞計(jì)算機(jī)模型，這個(gè)模型將多種運(yùn)算方法結(jié)合起來(lái)，提出了一個(gè)系統(tǒng)整合方法，能夠從根本上同時(shí)考慮不同的細(xì)胞進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)測(cè)量。
這個(gè)全細(xì)胞模型包含有所有的基因功能注釋?zhuān)⑶以诙喾N數(shù)據(jù)中進(jìn)行驗(yàn)證，這位許多之前未能觀察到的細(xì)胞行為提出新的觀點(diǎn)和線索，比如體內(nèi)蛋白-DNA協(xié)同作用率，DNA復(fù)制起始和復(fù)制持續(xù)時(shí)間之間比例關(guān)系等等。
而且這一模型預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)分析還能用于之前未能識(shí)別的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，和生物功能，由此研究人員指出，這個(gè)系統(tǒng)全細(xì)胞模型能用于生物學(xué)研究的多個(gè)方面。