猴塞雷

科学观察员
科学赐予人类相信真理的力量

计算人类细胞揭示了遗传信息处理的新见解

计算人类细胞揭示了遗传信息处理的新见解

研究人员已经建立了第一个人类细胞的计算模型,并对其行为进行了15分钟的模拟——对于如此复杂的生物系统来说,这是最长的时间。在一项新的研究中,模拟揭示了细胞内空间组织对某些遗传过程的影响,这些遗传过程控制着人类特性和一些人类疾病的调节和发展。

这项研究为任何研究者提供了一个新的计算平台,并发表在《公共科学图书馆计算生物学》杂志上。

“这是第一个允许研究人员建立一个虚拟人体细胞,并实时改变化学反应和几何图形来观察细胞过程的程序,”该研究的第一作者、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的研究科学家扎勒赫·格米(Zhaleh Ghaemi)说。

根据细胞内部充满各种各样的细胞器和分子这一概念,这个由伊利诺伊大学的化学教授Zaida Luthey-Schulten领导的研究小组专注于研究单个分子在众多障碍物周围的运动如何影响细胞内部的化学反应。

研究人员说,为了测试这个新模型,研究小组模拟了一个称为RNA剪接的过程,这是最复杂的细胞过程之一,也是人类细胞生物学的一个标志。

盖米说:“RNA剪接改变了信使RNA分子,这些信使RNA分子携带着DNA形成蛋白质所需的信息。”这个过程使用一种叫做剪接体的复杂的细胞机器,它需要在细胞高度分隔的部分周围运输前体和成熟的成分。这使得RNA剪接成为研究空间排列如何影响细胞内发生的各种化学反应的理想方法。”

计算人类细胞揭示了遗传信息处理的新见解

研究人员说,新的模拟揭示了剪接体前体在细胞核和细胞质间移动的基本原理。

“尽管这种运动乍一看似乎有些低效和违反直觉,但我们的模拟表明,它们对适当的RNA剪接以及蛋白质合成至关重要,”该研究的合著者、化学教授马丁·格鲁贝尔(Martin Gruebele)说。“当蛋白质合成出错时,就会导致疾病,包括癌症,”

研究人员设计了计算平台来模拟各种细胞过程,同时研究人员可以完全定制。Luthey-Schulten说:“例如,我们可以用这个模型来观察,如果rna剪接过程只移除DNA序列的两部分而不是三部分,会形成什么类型的蛋白质。”“这将有助于我们了解不同的蛋白质是如何形成并影响癌细胞的发展的。”

研究人员说,虽然这是迄今为止最全面的人类细胞模型,但计算模型仍有足够的发展和定制空间来研究其他细胞过程。

Gruebele说:“这个模拟让我们观察了15分钟的RNA拼接。”“最终,我们希望能够更长时间地运行这个程序,包括所有基因复制所需的蛋白质,让我们能够实时观察细胞分裂。”我们组——以及其他因为这个程序是开放访问的——的可能性是无限的。”

猴塞雷 版权所有,未经允许不得转载:猴塞雷 » 计算人类细胞揭示了遗传信息处理的新见解
分享到: 更多 (0)

猜你也想读下面的文章: