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科学家经常试图理解重要的细胞过程的干预,观察会发生什么。但通常细胞就死亡。问题,安德鲁•Spakowitz化学工程的副教授材料科学斯坦福大学和工程,预见到DNA的科学家们试图了解必要的信息在我们的细胞组织。
为了解决这个问题,Spakowitz和他的团队建立了一个计算机模型操作“细胞”在一个模拟世界中——没有造成任何实际的细胞过程。他们的模型预测细胞的变化如何影响DNA来打包的方式。这些信息将为其他实验奠定基础理解DNA组织如何影响基因开启或关闭。
“问题是是否有希望捕捉基本行为的不可否认复杂生命系统一样简单的东西我们的模型,“Spakowitz说。答案,他们发表在《美国国家科学院学报》上,是一个响亮的是。
组织DNA
大约有六英尺在每个人体细胞的DNA。适合所有的长链DNA的风在蛋白质簇称为组蛋白。基因在DNA伤的很深,调用异染色质,经常关闭,因为他们是困难的细胞来访问。
计算机模型显示区域的异染色质,像密集大量字符串,和开放的区域称为常染色质——基因往往是活跃的地方。通过观察细胞DNA是如何包装,研究人员可以推断出哪些基因有可能开启或关闭。
”之间建立连接的物理组织DNA和基因表达是一个重要的一步理解细胞如何控制基因表达,并不是“Spakowitz说。
理解的因素确定DNA组织,Spakowitz和他的团队调整了“细胞”在他们的计算机模型,看看某些变化会影响细胞核DNA是如何包装。例如,当他们增加了更多的HP1蛋白参与关闭基因、DNA形成致密块状。这些地区也有组蛋白标记化学组附近的基因沉默。
现实的模型
来验证他们的模型作品,研究小组比较了模型的预测结果与实际的实验。他们从实验分析数据,冷冻细胞在一个特定的时刻,基本上采取的快照的DNA是如何组织的。当团队模拟模型的实验中,他们看到了相同的结果,因为他们在真正的细胞。
“把一个因素显示了巨大的模拟和实验数据之间的协议,”奎因麦克弗森说,一个物理Spakowitz实验室博士研究生。这告诉团队,其简单的模型可以准确地预测DNA是如何组织的细胞.
系统地改变的东西在一个模拟的细胞将允许研究人员操纵DNA在实验室实验,将是不可行的。“这些实验可能花费数万美元和无数小时在实验室,但我们在电脑上可以转动旋钮,”布鲁诺Beltran)说,在Spakowitz实验室生物物理学博士候选人。
运行一个模拟实验之前做的钳工可以帮助研究人员优先考虑实验室的实验要做的事情。Spakowitz和他的团队希望他们的模型将提供一个指南告知他人研究DNA组织如何影响基因开启或关闭。
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