Создана полная компьютерная модель организма

Создана полная компьютерная модель организма, эта модель микроба с самым маленьким геномом - веха в дизайне средствами вычислительной биологии.

Группа биоинженеров Стэнфордского университета (Stanford University) под руководством Маркуса Коверта (Markus Covert), использовав данные, опубликованные более чем в 900 научных статьях, просчитала все молекулярные взаимодействия, которые происходят на протяжении жизненного цикла самой маленькой в мире бактерии Mycoplasma genitalium. Полная компьютерная модель этого организма, которую можно назвать Mycoplasma genitalium in silico, представлена в последнем номере журнала Cell. По словам эксперта из Национальных институтов здравоохранения США (NIH) Джеймса Андерсона (James Anderson), "всесторонние компьютерные модели целых клеток способны привести нас к пониманию клеточной функции и обязательно дадут новые подходы к диагностике и лечению заболеваний". Биология последних двух десятилетий отмечена исследованиями, в которых получены огромные массивы информации о жизни клеток. И, как подчеркивается в пресс-релизе Стенфордского университета, отсутствие экспериментальных данных больше не является главным лимитирующим фактором для ученых. Хотя большая часть фундматенальных экспериментов, по-прежнему, носит редукционистский характер: генетики выводят из строя единичные гены для того, чтобы наблюдать происходящие вследствие этого изменения. Но, по словам Коверта, "многие из интересующих нас вещей не являются проблемами одного гена, а, напротив, это сложный результат взаимодействия сотен или даже тысяч генов", пишет sunhome

Mycoplasma genitalium паразитирует в мочеполовых и дыхательных путях человека. Геном этой бактерии насчитывает всего 525 генов, для сравнения – в геноме кишечной палочки 4288 генов. Благодаря генетическому минимализму этот микроб уже стал символом синтетической биологии – с него началось (и пока что на нем остановилось) синтезирование так называемой первой искусственной хромосомы и первого искусственного организма. Обе работы связаны с именем известного биолога и предпринимателя Крейга Вентера (Craig Venter). Так, в 2007 году им была подана патентная заявка на изобретение первого искусственного организма, в которой ученые из Института Вентера (J.Craig Venter Institute) отстаивали эксклюзивные права на использование от 381 до 386 генов минимального генома для гипотетического микроба, основанного на Mycoplasma genitalium, который будет называться Mycoplasma laboratorium. По словам одного из авторов публикуемой сейчас статьи в Cell, Джонатана Карра (Jonathan Кarr), "цель всех этих работ не только в лучшем понимании микоплазмы, сколько в понимании биологии вообще". При создании компьютерной модели такого крошечного организма исследователи использовали более 1900 экспериментально определяемых параметров. Интегрировав отдельные данные в унифицированной программе, ученые смоделировали индивидуальные биологические процессы в виде 28 отдельных модулей, каждый из которых управлялся своим алгоритмом. Но эти модули коммуницировали, как бы сверялись, друг с другом после каждого этапа, в результате получился один цельный унифицированный модуль, максимально близкий к реальной микоплазме. В результате моделирования было, в частности, установлено, что хотя различные стадии клеточного цикла от клетки к клетке могут варьировать, полный клеточный цикл одинаков для всех клеток, представляющих этот организм. По мнению ученых, такая инвариантность может быть обусловлена тем, что в ходе эволюции организм формировался по принципу отрицательной обратной связи, необратимо отсеивающей нежелательные варианты. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества "Поиск".

 

 

E-NEWS