Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Pasukan penyelidik mencipta model untuk meramalkan evolusi selular

Anonim

Para saintis tidak dapat memahami dan meramalkan bagaimana sel-sel berkembang di dalam badan kita, dan proses ini penting kerana populasi sel berkembang menjadi teras jangkitan tahan terhadap dadah dan perkembangan kanser. Sekarang sebuah pasukan penyelidikan yang diketuai oleh Gábor Balázsi, PhD, dari Stony Brook University, telah membangunkan model biologi sintetik yang mengesahkan ramalan perhitungan betapa cepatnya dan bagaimana sel-sel perubahan dalam kehadiran atau ketiadaan dadah. Penemuan mereka diterbitkan dalam karya dalam Biologi Sistem Molekul .

iklan


Rangkaian tindak balas tekanan dalam sel memainkan peranan utama dalam evolusi sel dan proses patogen. Dalam "Keseimbangan tindak balas tekanan memacu evolusi modul rangkaian dan genom tuan rumah, " pasukan penyelidikan menggabungkan penggunaan kaedah biologi sintetik, pengkomputeran dan eksperimen untuk mengintegrasikan litar dua graf sintetik ke dalam genom yis dan kemudian mengikutinya evolusi. Dengan menggunakan pengetahuan kuantitatif litar gen, mereka membangunkan dua model pengiraan untuk meramalkan aspek spesifik dinamika evolusi dalam enam keadaan persekitaran yang berbeza. Mereka kemudian mengesahkan percubaan secara eksperimen: kelajuan genom asal yang hilang dari populasi sel, dan jenis dan bilangan mutasi yang ditubuhkan dalam setiap keadaan alam sekitar.

"Kaedah kami membantu untuk memudahkan dan mengukur masalah yang menakutkan untuk meramalkan dan menghalang evolusi sel, " kata Dr. Balázsi, Profesor Madya Henry Laufer di Pusat Linguistik Biologi Fizikal & Kuantitatif dan Jabatan Kejuruteraan Bioperubatan di Stony Brook University. "Dengan pembinaan sintetik ini dimasukkan ke dalam sel-sel ragi, kami membuat pecahan yang dikehendaki dari sel-sel yang tahan dadah dan perlahan. Kami membina landskap kecergasan, seperti peta yang menunjukkan bagaimana sel-sel pantas membahagikan aktiviti-aktiviti gen yang mereka bawa. Ini membantu kami meramalkan kelajuan dan mekanisme evolusi. Kaedah ini menunjukkan bahawa landskap kecergasan yang sama boleh dibina, dan kami sepatutnya menggunakan kaedah untuk meramalkan langkah pertama bagaimana sel-sel dan rangkaian lain berkembang. "

Para penyelidik membuktikan ramalan pengiraan dengan membenarkan sel-sel berkembang selepas menyesuaikan ungkapan gen jika ketiadaan atau kehadiran tekanan persekitaran, yang ditentukan dengan cara antibiotik.

Dr Balázsi menjelaskan bahawa kerja pasukan penyelidikan dapat membantu ahli biologi sintetik membina peranti bio yang lebih tahan terhadap degradasi evolusi, untuk menghasilkan ubat yang lebih murah, biosensor dan persekitaran yang bersih. Ia juga boleh menjadi model untuk menyiasat dan memahami evolusi dan kestabilan selular semulajadi. Beliau menegaskan bahawa belajar bagaimana meramalkan evolusi sel dalam sistem sel direka manusia boleh memberi petunjuk penyelidik bagaimana untuk meramalkan evolusi sel-sel kanser dan mikrob patogen yang menyerang tubuh kita, dan oleh itu menyelamatkan nyawa manusia dengan mencegah evolusi ini mematikan jenis sel.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Stony Brook University . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Caleb González, Joe Christian J Ray, Michael Manhart, Rhys M Adams, Dmitry Nevozhay, Alexandre V Morozov, Gábor Balázsi. Keseimbangan tindak balas tekanan memacu evolusi modul rangkaian dan genom tuan rumahnya . Biologi Sistem Molekul, Ogos 2015 DOI: 10.15252 / msb.20156185