Нормальная клетка человеческого тела превращается в раковую, когда в ней возникают определенные мутации. И это очень сложный для понимания процесс — поэтому ученые и не могут назвать точных причин развития рака в каждом конкретном случае. В хромосомах человека содержится множество генов, и они находятся в сложных взаимодействиях, функции некоторых до конца не изучены. Разобраться в этих хитросплетениях способны помочь современные математические алгоритмы, что и было недавно продемонстрировано биологами из лаборатории в Колд Спринг Харбор (The Cold Spring Harbor Laboratory, CSHL, США).
Ученые разработали алгоритм, который помогает находить решения различных проблем в биологии. В первую очередь его используют для того, чтобы разобраться во взаимодействиях между аномальными белками, возникающими в результате мутаций. На данный момент доцент Дэвид МакКэндлиш (David McCandlish) из CSHL со своими коллегами применяет этот инструмент для изучения экспрессии генов и хромосомных мутаций, связанных с онкологическими заболеваниями.
Дэвид МакКэндлиш рассказывает:
Это одна из самых увлекательных вещей в математических исследованиях. Иногда можно обнаружить связь между предметами, которые кажутся очень разными, но на самом деле они связаны едиными механизмами.
Математический алгоритм американских ученых оценивает вероятности различных вариаций в биологических объектах. Например, он способен определить, какие комбинации мутаций могут возникать с наибольшей вероятностью в генах, кодирующих определенные белки, или какие хромосомные нарушения чаще всего встречаются в одной и той же раковой клетке. МакКэндлиш объясняет, что эти вычисления основаны на оценке плотности — статистического инструмента, который показывает, как часто происходит определенное событие.
Оценка плотности может быть относительно простой, например, построение графика, на котором отмечен рост разных людей. Но в данном случае приходится иметь дело со сложными биологическими объектами — в частности, белками, состоящими из сотен и тысяч аминокислот. Очень трудно оценить, какие могут быть вариации в этой последовательности, и к каким биологическим эффектам они способны приводить.
По словам доцента МакКэндлиша, основную фундаментальную проблему, которую он пытается решить вместе со своими сотрудниками, можно сформулировать так:
Иногда, допустим, если в последовательности гена, кодирующего белок, возникнет одна мутация, она ни на что не повлияет. Белок продолжит работать нормально. Если возникнет похожая мутация, то также ничего не изменится. Но когда эти две мутации «встретятся», белок будет «сломанным». Мы попытались разработать методы моделирования взаимодействия не только между двумя, но и между тремя, четырьмя и большим количеством мутаций.
Эту новую методику можно использовать во время экспериментов, чтобы посмотреть, как повлияют на функцию белка сотни и тысячи различных мутаций.
Авторы работы уже выпустили программное обеспечение, которое смогут использовать исследователи по всему миру. Ученые надеются, что это поможет решить многие проблемы в биологии.
После того как нормальные клетки превратились в злокачественные, мутагенез в них продолжается. В частности,
Источник: sciencedaily.com.
Читайте также:
круглосуточно
и событий клиники
