Cell新理論：虛擬細胞生物學
日期：2012-07-26 08:03:17
來自哥倫比亞大學的兩位科學家在7月20日Cell雜志上發表了點評文章：The Dawn of Virtual Cell Biology，指出了本期雜志上發表的一項成果為虛擬細胞生物學提出了新的希望，這項研究首次提出了一種細菌的系統動態計算機模式，其中包含了細菌的所有組成元件以及其中的相互作用。
虛擬生物學的概念其實由來已久，早在好幾年前，科學家們就希望能在電腦中重建一個分子級別的生命體，這樣就能了解生物體各部分如何協同工作，將可以把生物學提升到一個新的水平。到時，生物學深入了解生命就如同工程師對他們所修建的橋梁和飛機一樣了如指掌了。
2002年阿爾伯塔大學的研究人員與其他研究人員合作，組成了大腸桿菌研究聯盟，這一聯盟的一項研究任務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基因，這樣他們就能重建出1000多個具有交互作用的代謝基因，在計算機上模擬這個生物體的代謝活動。
這就是初步的虛擬生物學研究了，而近期來自斯坦福大學的一群研究人員發表了題為“A Whole-Cell Computational Model Predicts Phenotype from Genotype”的文章，首次模擬了來自人類病原菌支原體（Mycoplasma genitalium）整個生命周期，提出了一個全細胞計算機模型，這一模型囊括了這個病原菌的所有分子組，以及相互作用，這將有助于促進細胞生物學的發展。
哥倫比亞大學Saeed Tavazoie教授評價道，這項研究提出了首個整合動態計算機模式，這將為系統生物學研究提供了全細胞的定量預測模型。
想要單個分子及其相互作用產生復雜表型的機制，是生物學研究領域的一大挑戰，計算機方法是面對這一挑戰的一個重要工具，這項研究報道了一個支原體生命周期的全細胞計算機模型，這個模型將多種運算方法結合起來，提出了一個系統整合方法，能夠從根本上同時考慮不同的細胞進程和實驗測量。
這個全細胞模型包含有所有的基因功能注釋，并且在多種數據中進行驗證，這位許多之前未能觀察到的細胞行為提出新的觀點和線索，比如體內蛋白-DNA協同作用率，DNA復制起始和復制持續時間之間比例關系等等。
而且這一模型預測的實驗分析還能用于之前未能識別的動力學參數，和生物功能，由此研究人員指出，這個系統全細胞模型能用于生物學研究的多個方面。
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