Биологи создали самую сложную виртуальную клетку

Модель Mycoplasma genitalium. Изображение Karr et al./Cell

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.

Несмотря 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.

Обсудить
Китайский интерес
Пекин желает смерти уйгурским боевикам в Сирии, но вмешиваться в войну не готов
Participants attend a gay pride parade in central Istanbul June 30, 2013. Tens of thousands of anti-government protesters teamed up with a planned gay pride march in Istanbul. Crowds were stopped by riot police from entering Taksim, the centre of previous protests, but the atmosphere appeared peacefulОпасное интернет-проникновение
Грозит ли подъем геев-мусульман исламскому миру
Атака на Вестминстер
Неизвестные пытались проникнуть в здание дворца, где заседает парламент Британии


Из ЕС в сексуальное рабство
Что вынуждает румынок отправляться на Сицилию, где их ждет неволя
Парное выступление
Министры России и Японии обсудили безопасность в формате «два плюс два»
«Резня была бы хлеще, чем в Донбассе»
Монолог командира самообороны Севастополя о Крымской весне
«Я стала плевать кровью на снег»
Как выстрел в лицо офицеру МВД обернулся обвинениями в самостреле: расследование
Стращай, оружие
Тренды и курьезы выставки IWA-2017 в Нюрнберге
Истребитель Су-30МКМ королевских ВВС МалайзииБросившие вызов
Что значит Малайзия для российской авиации
Старт ракеты с Dream Chaser — кораблем компании Sierra Nevada (в представлении художника)Еще батуты
Как американские компании опережают Россию в сфере пусков ракет
«Фортов нас предал»
Зачем обезглавили Российскую академию наук
Кровавое воскресенье 22 января 1905 года«Идиоты говорят, что Россию погубил заговор»
Почему революция 1917 года была неизбежна
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. КоролеваОсиное гнездо
Как в Самаре гонят прочь всемирно известных ученых и Нобелевского лауреата
Безобразно естественно
Календарь Pirelli: лучшие актрисы и модели — без макияжа и без одежды
Дональд Рейфилд«Не убивать Сталина — это как убить хорошего человека»
Дональд Рейфилд о Берии, Саакашвили и грузинском гостеприимстве
Лицом к человеку
Почему холокост и сталинские репрессии породили схожие процессы в Европе и СССР
Кирилл Разлогов: Звездами не рождаются
Может ли ремейк быть лучше оригинала?
Не хочешь — заставим
Как разные страны пытались сделать граждан счастливыми и что из этого вышло
Ищут пожарные, ищет милиция
Десятилетний розыск пропавшей британской девочки обошелся в 16 миллионов фунтов
Новая американская мечта
Что такое Fuck You Money, или Как уйти на пенсию в 35 лет
Китайский кроссовер, который уже почти ничем не болеет
Тест-драйв нового Chery Tiggo 3
Олень на капоте
Утенок, полуодетая женщина и другие маскоты, пробуждающие клептоманию
Сказочное Бали
Как на ГАЗ-24 добраться своим ходом до Индонезии. За 3,5 месяца
Волки в болотных сапогах
Как выглядели «горячие» внедорожники 20 лет назад
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Фрэнк ГериСпугнули рыбу
Почему антисемиты изгнали из Канады создателя «танцующего дома»
«Наш дом — колония строгого режима»
История семьи, оказавшейся на грани распада из-за дачи
Цветам не место в доме
Почему дети мешают взрослым жить счастливо в собственных квартирах