Международная группа математиков предложила новое решение для понимания биологической головоломки, которая десятилетиями ставила в тупик молекулярных биологов, сообщает "SciencePlanet.ru".
Они применили математическую модель для выработки функционирования малых молекул, известных как микроРНК.
В течение долгого времени молекулярные биологи считали, что главная роль РНК в живых клетках — служить копией гена и шаблоном для производства белков, основных строительных блоков клетки. В конце 90-х годов это предположение было опровергнуто, когда учёные обнаружили, что мириады молекул РНК участвуют в регуляции скорости практически всех молекулярных механизмов в клетке. Эти обильные молекулы имеют важное значение в регуляции скорости производства белка — жизненно важная функция в процессах организма, включая развитие, дифференцирование и рак.
Проблема на теперешний день состоит в том, что учёные расходятся во мнениях о том, как микроРНК контролирует производство основных строительных блоков клетки — белков.
В принципе, существуют различные и иногда противоречивые теории о том, как микроРНК регулируют производство белка, так как результаты варьируются в зависимости от лишь слегка изменённых условий эксперимента.
Ученый Александр Горбань, глава кафедры прикладной математики в "Университете Лестера" (University of Leicester), сказал: "Старая метафора про усталого слона и слепых учёных, пытающихся описать её, будет беспрестанно относиться к науке. Однако, часто мы используем её только в качестве метафоры, как общее заявление. В этом проекте эта метафора может быть применена буквально, как принцип работы".
"В разных биологических лабораториях со слегка изменёнными условиями экспериментов — результаты будут совершенно разными.
"Достаточно резким, был ряд докладов в топовом журнале с противоречивыми результатами, которые поддерживали тот или иной механизм. Кроме того, исследователи были озадачены тем фактом, что та же пара белков и микроРНК демонстрируют различные механизмы регулирования в различных биологических лабораториях или в слегка изменённых условиях эксперимента".
Математическая модель, построенная профессором Горбань из "Университета Лестера" и Андреем Зиновьевым из "Института Кюри" (Institut Curie) в Париже, в сотрудничестве с биологами Надеждой Морозовой и Анник Харел-Белланом из "CNRS" во Франции показала, что в прежних исследованиях существовал один простой механизм, который проявлялся по-разному в различных условиях. Полученные результаты исследователей будут опубликованы в "RNA Journal".
"Мы показали, что казалось бы очень разные механизмы, на самом деле являются проявлениями одной относительно простой биохимической реакции, но происходящей в различном контексте", — поделился ученый Горбань.
"Наша модель предполагает, что одновременно с развитием белка микроРНК выполняет изобилие действий, в основном действуя, чтобы регулировать скорости производства белка стабильным и эффективным способом, учитывая все условия происходящего эксперимента.
"Если эта модель будет принята, мы могли бы предпринять активные шаги в определении того, каков на самом деле основной механизм действия микроРНК. Это в свою очередь должно привести к разрешению десятилетних дебатов о том, как на самом деле работают эти очень важные молекулы".
Пат Хелсоп-Харрисон, ученый клеточной биологии в "Университете Лестера", сказал: "Открытие микроРНК и его регулирующая роль полностью изменили наш взгляд на то, как именно контролируются гены в клетках.
"Понимание всех способов происходящего регулирования и интерпретации экспериментальных данных, оказалось огромной проблемой. В этих новых экспериментах, Александр, Анник, Надежда и их коллеги составили обзор характерных особенностей не менее 9-ти различных механизмов, а затем создали унифицированную модель всей системы интеграции этих механизмов.
"Многофункциональные модели дают динамическое предсказания контроля над генами; теперь с помощью модели можно проверить и понять значение различных механизмов в различных условиях".
