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数学模型整合microRNA作用机制

来源:生物通
摘要:长期以来分子生物学家认为RNA在细胞中的主要作用是拷贝基因信息并作为蛋白质(细胞基石)合成的模板。”“戏剧性的是,顶级科学杂志上也常常出现支持不同的作用机制的一系列文章。此外,在不同的生物学实验室或者实验条件下,同样的蛋白和microRNA组合却可能表现出不同的调节机制,这也让人颇为费解。”为此,Gorban及其......

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长期以来分子生物学家认为RNA在细胞中的主要作用是拷贝基因信息并作为蛋白质(细胞基石)合成的模板。至到九十年代末,大量的RNA分子被发现参与调控细胞的所有分子机制。

MicroRNA是发育、分化和癌症等重要生物学过程的关键调控因子,也是调控蛋白合成速度所必须的。miRNA的翻译调控机制研究取得了显著的进展,也产生了许多大相径庭甚至相互冲突的理论。这些相互冲突的研究结果和理论引起了科学界的长期争论。

Leicester大学应用数学教授Alexander Gorban说:“科学研究常常被比喻成为盲人摸象,而这就是我们研究的工作原理。”“不同的生物学实验室或者实验条件的轻微变动,对研究人员来说很可能意味着结果的极大差异。”

“戏剧性的是,顶级科学杂志上也常常出现支持不同的作用机制的一系列文章。此外,在不同的生物学实验室或者实验条件下,同样的蛋白和microRNA组合却可能表现出不同的调节机制,这也让人颇为费解。”

为此,Gorban及其同事与生物学家合作,通过对文献数据的广泛分析,以蛋白合成动力学为基础,提出了一个能兼容所有microRNA已知作用机制的模型,认为不同的microRNA作用机制可能是一个简单机制在不同条件下的不同表现。他们的研究将发表在RNA杂志上。

“我们的模型提出,microRNA同时对蛋白质合成产生多种作用,不论实验条件如何,主要以稳定有效的方式完成其功能(调控蛋白合成的速度)。”这一模型可以帮助人们确定microRNA作用的主要机制,解决该领域存在的长期争论。 

了解microRNA的所有调控方式,正确解读实验结果,是生物学家面临的一大挑战。研究人员在文章中对9种不同microRNA作用机制的特性进行了分析,生成了一个统一的完整系统来进行解读,并且对该模型的参数进行了评价。他们创建的这一数学模型可以整合目前所知的所有miRNA作用机制。

随后研究人员在该数学模型的基础上,开发出了实用的计算工具,可以通过翻译过程的动力学数据(动力学标志),对不同的miRNA作用机制进行区分。

这一新工具如果能被科学界验证并接受,将能帮助研究人员对基因调控做出动力学预测,以系统可预测的方式分析miRNA的调控机制。

作者: 2012-8-6
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