Биологи создали самую сложную виртуальную клетку

Биологи создали самую сложную виртуальную клетку

Ученые создали самую подробную на сегодняшний день компьютерную модель индивидуальной клетки. Она оказалась способна предсказывать ранее неизвестные свойства реальных бактерий. Работа опубликована в журнале Cell, ее краткое содержание приводится на сайте Стенфордского университета.

Для максимально подробного моделирования ученые выбрали бактерию с самым маленьким геномом - Mycoplasma genitalium. Из-за упрощения, вызванного паразитическим образом жизни, в ее ДНК имеется всего 525 генов (против более 4 тысяч генов у классической лабораторной E. coli). Именно по этой причине ДНК Mycoplasma genitalium стала основой для первого искусственно синтезированного генома.

Виртуальная клетка моделировала синтез и распад различных метаболитов (аминокислот, нуклеотидов и других молекул), белков, ДНК, РНК, взаимодействие между генами и клеточное деление. Процесс управлялся приблизительно двумя тысячами параметров.

Исходные данные были получены на основе более девятисот публикаций. Разные процессы были сгруппированы в 28 различных модулях, работающих по собственным алгоритмам. Координация между ними происходила во время каждого шага симуляции.

Подробность созданной модели позволила использовать ее для проведения виртуальных экспериментов и наблюдений, которые пока невозможны в экспериментальной биологии. Например, можно было следить за колебаниями различных метаболитов в течение жизни клетки.

Один из нетривиальных результатов был получен в ходе наблюдения за ростом нескольких виртуальных бактерий. Оказалось, что, хотя в целом циклы деления идут с одинаковой скоростью, разные его стадии могут протекать с разной скоростью. Например, стадия подготовки к синтезу ДНК у одной бактерии протекает дольше, чем у другой, зато сам синтез идет быстрее.

Не смотря на свою относительную сложность, виртуальная клетка все-таки очень далека от реальной. На сегодняшний день не существует способа предсказать даже структуру белка по его последовательности, тем более предсказать результат взаимодействия двух белков. Поэтому в таких вопросах модель ограничена известными данными и не может показать того, что не известно экспериментально. Таких данных, впрочем, в последнее время в биологии становится все больше.

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
Биологи нашли нейроны магнитной навигации в мозге голубей
Изучая почтовых голубей, биологи из Америки обнаружили в их мозге обособленную группу нейронов, отвечающих за обработку информации, необходимую птицам для ориентации в пространстве, тем самым помогая им прокладывать курс при длительных перелетах. Обнаруженный ученными «биокомпос» помогает птицам ориентироваться по магнитному ..
2012-05-2 2051 0 Научные открытия
0
Биологи научились незаметно редактировать геном стволовых клеток
Биологи из Калифорнийского университета разработали метод детекции мутаций, который позволяет «побуквенно» редактировать геном стволовых клеток и не оставлять при этом следов в их ДНК. Описание новой технологии опубликовано в журнале Nature Methods. Редактирование генома стало возможным благодаря использованию ..
2014-02-10 1771 0 Научные открытия
0
Биологи разглядели работу нейронов в мозге малька
Биологи научились видеть работу нейронов в мозге свободно движущихся животных и проследили затем, о чем думает малёк данио-рерио во время охоты на инфузорию. Работа опубликована в журнале Current Biology группы Cell, а ее краткое содержание пересказывает ScienceNow. Метод основан на использовании ..
2013-02-2 2142 0 Научные открытия
0
На глубине обнаружили новый вид членистоногих
На глубине 1890 метров от от уровня моря, в пещерах Абхазии была обнаружена новая особь вида ногохвосток, размер этого представителя не превышает четырех миллиметров.. Местом исследования ученым послужила пещера Кубера-Воронья, которой занимались одновременно биологи португальского института ..
2012-04-23 1882 0 Научные открытия
0
Муравьи построили гигантский подземный город
Сложный подземный город муравьев, некогда заселенный миллионами насекомых, был обнаружен командой ученых в Бразилии. Этот мегаполис-лабиринт очень похож на человеческий: также имеет шоссе, дороги, тоннели, поля и сады, пишет dailymail.co.uk. Здесь когда-то размещалась одна из крупнейших ..
2012-02-5 2502 0 Научные открытия
0
Ученые впервые синтезировали ДНК с тремя парами оснований
Американские ученые из TSRI (The Scripps Research Institute, Исследовательский институт Скриппса) впервые синтезировали ДНК с тремя парами оснований и вырастили на ее основе культуру бактерий, способных к самовоспроизводству. Биологи представили свою работу в журнале Nature, кратко с ее результатами можно ..
2014-05-08 1902 0 Научные открытия
0
Японцы пробурили самую глубокую подводную скважину в мире
Японским ученым-океанологам удалось пробурить самую глубокую подводную скважину в мире. Ее общая глубина составила 7740 метров, что стало новым мировым рекордом для научных глубинных бурений. Со специального исследовательского судна "Тикю" ("Земля") была пробурена скважина, глубина ..
2012-04-28 2324 2 Научные открытия
0
Ученые выявили белок, стимулирующий иммунитет к вирусам
Группа биологов под руководством Бет Лэвин из Юго-Западного университета Техаса в Далласе (США) обнаружила один из ключевых белков, управляющих защитной реакцией клетки на попадание в нее вируса, изучая процесс проникновения вируса иммунодефицита внутрь человеческих клеток. Известно, что иммунитет всех позвоночных ..
2013-02-4 1822 0 Научные открытия
0
Канадские ученые нашли способ выращивания стволовых клеток
Канадские и итальянские исследователи нашли "главный управляющий ген" для стволовых клеток человеческой крови. Ученые обнаружили, что с помощью включения и отключения данного гена можно получить эффективный способ выращивания стволовых клеток крови, пригодных для клинического использования. Как заявил ..
2012-11-13 2319 0 Научные открытия
0
Объяснена неуязвимость инфузорий-экстремалов к холоду
Итальянские биологи из Университета Камерино выяснили, что именно придает одноклеточному организму Euplotes focardii способность выживать в холодных антарктических водах и справляться с высокой концентрацией кислорода. Для этого ученые сравнили гены нескольких видов простейших. Пресс-релиз исследования опубликован ..
2016-07-19 1984 0 Научные открытия
0
Из ДНК-оригами сделали генный выключатель
Ученые из Массачусетского технологического института разработали способ выключения отдельных генов в клетках с помощью РНК-интерференции. Он подразумевает доставку в клетки специальных РНК с помощью частиц, созданных по принципу технологии ДНК-оригами. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology, с ее кратким содержанием можноознакомиться ..
2012-06-4 1667 0 Научные открытия
0
Американские ученые обнаружили у детей ген успешности
Биологи из Колорадо предлагают родителям проверить своих детей на успешность. Ученые утверждают, что по анализу ДНК можно определить, светит ли малышу блестящее будущее в спорте, и если да, то в каком именно. Протестировать своих детей на успешность уже решил обладатель кубка Стенли Шон Подейн, ..
2011-11-11 1980 0 Научные открытия
0
Человек произошел от морского червя
Ученые из Великобритании и Канады спешат расширить кругозор тех, кто считает, что человек произошел от обезьяны. Биологи доказали, что нашим "более старшим" предком был двухмиллиметровый морской червь, обитавший на планете более 500 миллионов лет назад, сообщает Zee News. Древнейшего предка человека зовут ..
2012-03-6 2466 0 Научные открытия
0
Ученые изучили на бессмертие раковые клетки
Бессмертность раковых клеток объясняется их способностью обманывать естественные защитные механизмы, назначение которых заключается в способности пресекать полиферацию. Как правило раковые клетки используют фермент теломеразу для того, воздействовать на механизм преодоления, прогрессирующего укорочения хромосом после каждого ..
2012-07-29 2871 0 Научные открытия
0
Ученые добыли первые чистые стволовые клетки
Ученым удалось впервые получить чистые эмбриональные стволовые клетки, без загрязнения биологическим материалом. Первая чистая линия клеток - результат двенадцати лет работы Медицинского центра Университета Хадасса. Чистые клетки можно будет использовать для получения различных тканей человеческого ..
2012-07-4 2083 0 Научные открытия
0