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[生命奥秘]科学家试图用先进计算机建立3D细胞模型

科学家试图用先进计算机建立3D细胞模型

3D细胞建模能使我们在整个细胞的层面上对生命的基本组成成分有更深层次的了解。

腾讯太空讯 据国外媒体报道,近日发表的一篇论文表示,在分子生物学中取得的先进突破与计算机技术的蓬勃发展下,很有可能将制作出第一个3D细胞模型。文章作者表示,这可能预示着在生物研究领域,医学科学以及人类与动物健康新纪元的来临。堪萨斯大学计算机生物中心主管Ilya Vakser表示,细胞是生命的基本组成成分。最近,我们在生物分子建模上取得了巨大突破,从分子层面上对生命有了进一步了解。现在的重点是将其扩大到更大的层面——也就是整个细胞结构。

我们正试图利用计算机结构生物学来达成这一目标,将单个生物分子模型转变为整个细胞模型。该文章探讨了一系列3D细胞建模的方法,包括对生物网络的研究,模拟蛋白复合物,蛋白质相互作用的预测,排列细胞膜时的热能影响与动能影响,以及染色体的模型Vakser表示,3D细胞建模所需的各项技术均已具备,现在的问题就是得将它们以连贯的体系排列组合。这个过程并不容易,因为我们才刚刚从分子层面上对生命的主要机制有所了解,这项工作看似非常复杂,但是可行的,因此我们的进展非常快,不仅是在分子层面上对其工作原理的了解程度,而且在建模上也取得了巨大的进展。

尽管这些技术大多数都是分别研究的,文章作者表示将它们综合在一起考虑便能在分子层面上对生命有更好的理解,并且能对生物学与医药学带来重要作用。Vakser表示,3D细胞建模有两大好处:一是我们对细胞的基本工作原理能有更好的认知。若你无法模拟某种现场,你就不能说你了解它。因此,3D细胞建模能使我们在整个细胞的层面上对生命的基本组成成分有更深层次的了解。而从实用性角度出发,也能使我们更进一步了解疾病的潜在原理,以及药物的作用机制,这对我们的药物研发来说具有巨大的推进作用。

Vakser表示,目前,研究的各个方面均还需要不同程度的改进。我们在模拟蛋白质相互作用的方面已经取得了巨大的进展,难的地方在于要将它代入细胞的概念中,而细胞中充满着不同种类的蛋白质与其他生物分子结构。从一个稀释的环境转变到现实中细胞里稠密的环境,可能是我们目前面临的最大的难题。

尽管科学家们也打算对更复杂的人体细胞建模,但Vakser表示,目前我们的工作重心还是在简单的单细胞有机体上。我们希望细胞越简单越好,有一些小型原核细胞,所包含的元素组合是最简单的。我们希望能先掌握最小的细胞生物体的原理,然后再研究更复杂的细胞。(罗辑/编译)

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