2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
2005. szeptember 30. - A genetikusok évtizedek óta vitatkoznak a természet és a táplálás relatív fontosságáról az állatok megjelenésének és viselkedésének meghatározásában, és most az UCSD tudósai arról számolnak be, hogy a zaj és az időkésleltetés összekapcsolása szintén fontos tényező lehet a változékonyság meghatározásában. a génexpresszióban, amely befolyásolhatja a fenotípust.
A Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban, amelyet szeptember 30-án tettek közzé az interneten, a Jeff Hasty biomérnök professzor és Lev Tsimring fizikus vezette tudósok arról számoltak be, hogy a fel nem írt biokémiai eltérések vagy zajok bizonyos biokémiai reakciók időkésleltetésével kombinálva a génszabályozás olyan ingadozásai, amelyeket egyébként nem lehetett előre megjósolni. Az ilyen zajt rutinszerűen írják le sejtbiológusok, akik nagy fenotípusos különbségeket rögzítenek a feltételezetten azonos sejtek között egyetlen lombikban a növekedési táptalajban.
„Sok biológusnak a genetikai szinten egészséges sejtekről alkotott mentális képe egy zökkenőmentesen működő Swisswatch” – mondta Hasty. „De az ország számos laboratóriumában végzett közelmúltbeli munka ennek ellenkezőjét bizonyítja. A finomszemcsés ingadozások, amelyeket az egyes sejteken belüli genetikai szabályozásban látunk, új meglátásokhoz vezethetnek az egész szervezet szintjén a változékonyságról.”
Az asejtek fenotípusának változásait környezeti tényezők, programozott genetikai utasítások, vagy finomabban a biokémiai utak beépített késései válthatják ki, amelyek oszcillációkat generálnak, néha 24 órás cirkadián periódusokban. Hasty, Tsimring, Dmitri Bratsun és Dmitri Volfson módosította a Gillespie-algoritmust, a sztochasztikus kémiai reakciók szimulációjának klasszikus módszerét az időkésések figyelembevételével. A módosított Gillespie-algoritmus és egy kifinomult elméleti elemzés segítségével a csapat felfedezte, hogy a belső zaj és a biokémiai késések kombinációja miként vezethet a génexpresszió oszcillációihoz, amikor ilyen eltérések nem várhatók késések hiányában.
„A génszabályozásnak ez az elemzése kiterjeszti a sejtek megfigyelt variabilitására vonatkozó korábbi magyarázatokat” – mondta Hasty. „Az élőlény fenotípusát nagyrészt genetikai szinten határozzák meg, ezért fontos, hogy a génexpresszió zajos részleteire ráközelítsünk, hogy megmagyarázzuk a változatosságot, amelyet egyébként nem tudnánk megmagyarázni.”
Tekintettel arra, hogy a 24 órás biológiai ritmusok és a külső környezet összekapcsolása kulcsfontosságú lehet egy szervezet túlélésében, az eredmények új betekintést engedhetnek a zajgenetikus oszcillációk és a nappal-éjszaka ciklussal való szinkronizálásának fontosságába. "Elemzésünk keretet ad a zaj és az időkésleltetés szerepének vizsgálatához a biológiai ritmusok létrehozásában, amelyek számos összefüggésben rendkívül fontosak" - mondta Hasty.
Dmitri Bratsun, Dmitri Volfson, Lev S. Tsimring és Jeff Hasty, "Késleltetés által kiváltott sztochasztikus oszcillációk a génszabályozásban" (2005). Proceedings of the National Academy of Sciences.
