簡單而強大的模式預測DNA組織

科學家經(jīng)常試圖理解重要的細胞過程的干預,觀察會發(fā)生什么。但通常細胞就死亡。問題,安德魯•Spakowitz化學工程的副教授材料科學斯坦福大學和工程,預見到DNA的科學家們試圖了解必要的信息在我們的細胞組織。

為了解決這個問題,Spakowitz和他的團隊建立了一個計算機模型操作“細胞”在一個模擬世界中——沒有造成任何實際的細胞過程。他們的模型預測細胞的變化如何影響DNA來打包的方式。這些信息將為其他實驗奠定基礎理解DNA組織如何影響基因開啟或關閉。

“問題是是否有希望捕捉基本行為的不可否認復雜生命系統(tǒng)一樣簡單的東西我們的模型,“Spakowitz說。答案,他們發(fā)表在《美國國家科學院學報》上,是一個響亮的是。

組織DNA

大約有六英尺在每個人體細胞的DNA。適合所有的長鏈DNA的風在蛋白質(zhì)簇稱為組蛋白。基因在DNA傷的很深,調(diào)用異染色質(zhì),經(jīng)常關閉,因為他們是困難的細胞來訪問。

計算機模型顯示區(qū)域的異染色質(zhì),像密集大量字符串,和開放的區(qū)域稱為常染色質(zhì)——基因往往是活躍的地方。通過觀察細胞DNA是如何包裝,研究人員可以推斷出哪些基因有可能開啟或關閉。

”之間建立連接的物理組織DNA和基因表達是一個重要的一步理解細胞如何控制基因表達,并不是“Spakowitz說。

理解的因素確定DNA組織,Spakowitz和他的團隊調(diào)整了“細胞”在他們的計算機模型,看看某些變化會影響細胞核DNA是如何包裝。例如,當他們增加了更多的HP1蛋白參與關閉基因、DNA形成致密塊狀。這些地區(qū)也有組蛋白標記化學組附近的基因沉默。

現(xiàn)實的模型

來驗證他們的模型作品,研究小組比較了模型的預測結果與實際的實驗。他們從實驗分析數(shù)據(jù),冷凍細胞在一個特定的時刻,基本上采取的快照的DNA是如何組織的。當團隊模擬模型的實驗中,他們看到了相同的結果,因為他們在真正的細胞。

“把一個因素顯示了巨大的模擬和實驗數(shù)據(jù)之間的協(xié)議,”奎因麥克弗森說,一個物理Spakowitz實驗室博士研究生。這告訴團隊,其簡單的模型可以準確地預測DNA是如何組織的細胞.

系統(tǒng)地改變的東西在一個模擬的細胞將允許研究人員操縱DNA在實驗室實驗,將是不可行的。“這些實驗可能花費數(shù)萬美元和無數(shù)小時在實驗室,但我們在電腦上可以轉(zhuǎn)動旋鈕,”布魯諾Beltran)說,在Spakowitz實驗室生物物理學博士候選人。

運行一個模擬實驗之前做的鉗工可以幫助研究人員優(yōu)先考慮實驗室的實驗要做的事情。Spakowitz和他的團隊希望他們的模型將提供一個指南告知他人研究DNA組織如何影響基因開啟或關閉。

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