スタンフォード大学の科学者たちは大きな一歩を踏み出しました。初めて、身体とそのライフサイクル全体の完全なデジタルモデルが作成されました。 小さな細菌Mycoplasma genitaliumのコンピューターモデルを作成するには、相互作用する28の独立したモジュールを作成し、生細胞のプロセスをシミュレートし、1.900パラメーターで動作させる必要がありました。 900種類の科学レポートを使用して、その行動を説明しました。 モデルの複雑さは非常に高く、単細胞細胞を分割するプロセスの場合のみ、10時間のシミュレーションが必要であり、出力は0.5ギガバイトのデータです。
マイコプラズマ性器は、泌尿生殖器および気道に住む単純な寄生虫です。 細菌は主にその遺伝的装置の大きさによって研究者を引き付けます-M. genitaliumには525個の遺伝子しかありませんが、より伝統的な実験室の大腸菌には4,288個の遺伝子があります。 微生物の性質と寄生虫を扱うのが難しいにも関わらず、少数の遺伝子がバイオエンジニアにとって魅力的です： 人工染色体が最初に作成されたのは2008年にM. genitalium が参加したことです。
この実験の共著者であるスタンフォード大学ジョナサン・カーの生物物理学の大学院生が言うように、この実験の目標は、M。genitaliumのプロセスを分析することではなく、生物学全般の理解を向上させることでした。 レポートは、たとえば、DNAのタンパク質結合のダイナミクスや新しい遺伝子の機能の決定など、モデルの作業について説明しています。 科学者は、個々の発生段階の持続時間は細胞ごとに異なるが、内蔵された負のフィードバック機構により、生物の存在の全体的な期間は予想どおりほぼ一定であることに気づきました。
過去20年間で、細胞構造の構造についてより多くの情報が登場しましたが、すべての実験は1つの遺伝子を置き換えて結果を観察することになります。 実際の生物でうまくいかなかったものは、そのコンピューターモデルを作成することができます。 このようなデジタル計算の必要性は、各遺伝子が形質を調節するだけでなく、多くの形質が数百および数千の遺伝子の相互作用の結果であるという事実によるものです。 作業のスキームを再作成していない場合、何かがどのように機能するかを理解することは困難です。
このような研究の将来は、個々の遺伝子医学とバイオCAD、生物学的コンピューター支援設計のパッケージの出現を約束します。
Science Directに公開