Точная цифровая копия болезнетворной бактерии может симулировать деление клетки и синтез белка.
Американские ученые разработали первую в мире компьютерную модель целого организма, охватывающую все его жизненные процессы. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
В качестве объекта моделирования была избрана бактерия Mycoplasma genitalium, вызывающая у человека ряд заболеваний дыхательных и половых путей. Эта бактерия обладает одним из самых коротких геномов среди всех клеточных организмов. Он насчитывает всего 525 генов (для сравнения, у бактерии E. coli имеется 4288 генов). Несколько лет назад геном Mycoplasma genitalium был искусственно синтезирован в Институте Крейга Вентера, специалисты которого совместно со своими коллегами из Станфордского университета и приняли участие в разработке компьютерной модели.
В модели заложены алгоритмы 28 типов взаимодействия между различными молекулами – ДНК, РНК, белками и промежуточными продуктами обмена веществ. Она учитывает более 1900 параметров, известных из экспериментов. Работа модели требует участия 128 компьютеров, а на симуляцию полного жизненного цикла бактерии, от деления до деления клетки, уходит 10 часов. За это время создается пол-гигабайта новых данных.
Чтобы проверить точность модели, ученые привлекли данные более 900 исследований. Авторы статьи надеются, что их разработка облегчит изучение других организмов, а также поможет в создании лекарственных препаратов. «Только в том случае, если вы сумеете воспроизвести ту или иную вещь, вы можете быть уверены, что поняли, как она работает», -- пояснила Иайодита Сангхви, одна из разработчиков модели.
