Каждая клетка в нашем теле постоянно активна. Клетки населяются несметным числом различных молекул, неустанно взаимодействующих друг с другом, чтобы держать оборудование – Ваше тело – движение.
В течение одной минуты почти все молекулы в клетке переместились, чтобы выполнить различные задачи в клетке.«Есть большая деятельность и большое движение в клетке. И это – на самом деле одна из больших тайн науки: Как может эти постоянные молекулярные транспортные процессы быть выполненным с такой точностью и координацией», спрашивают исследователи Ахим Шролл и Дэниел Вастнер из Университета южной Дании.Ахим Schroll является преподавателем в прикладной математике, Отделе Математики и Информатики.
Дэниел Вастнер – адъюнкт-профессор и научный руководитель в Отделе Биохимии и Молекулярной биологии.Вместе со студентом доктора философии Кристианом V. Хансен от Отдела Математики и Информатики, они разработали новую модель, которая позволяет контролировать живое движение в единственной клетке. Их работа издана в журнале Computing и Visualization in Science.
Неправильное движение может быть фатальнымМодель важна, потому что иногда молекулярные транспортные процессы не выполнены правильно, который может вызвать болезни.
«Последствия могут быть фатальными. Много болезней развиваются, потому что транспорт нарушен или потому что глыба белков в клетке.
Дело обстоит так при болезнях как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и Хантингтон. Поэтому важно изучить действия молекул в клетках», говорит Дэниел Вастнер.
Исследователи начали свою работу, изучив живые клетки под микроскопом, и наблюдайте, как факторы, такие как температурные и биохимические реакции заставляют молекулы переместиться в клетке. Эти наблюдения были «переведены» на математическую модель на основе отличительных уравнений.
«Таким образом у нас теперь есть компьютерная модель, которая позволяет нам управлять моделированием того, что продолжается в живой клетке. Мы знаем условия «в естественных условиях» и «в пробирке» (в живом организме и в пробирке) – здесь мы исследуем вещи «в silico»; в компьютере», объясняет Ахим Шолль.
Что точно делали исследователи?Молекулы могут быть сделаны осветить зеленый, таким образом, Вы видите их в микроскопе. Они появятся как зеленая масса, указывающая, что Вы, что Вы изучаете клетку, которая полна зеленых молекул.
Для получения дополнительной информации исследователи установили on/off-switch в клетке. Каждый раз, когда движущаяся молекула прошла через выключатель, его зеленый цвет был выключен. Постепенно, все больше молекул в клетке стало темным – знак, что все больше молекул прошло через выключатель.Это движение было «переведено» на математическую модель, таким образом, исследователи могут теперь использовать компьютер, чтобы изучить молекулярную торговлю клеткой и видеть то, что происходит, если условия изменяются.
Один пример мог быть то, что мембрана становится более трудной для молекул проникнуть, таким образом, у них для них занимает больше времени достигнуть выключателя.В режиме реального времени требуется приблизительно одна минута для большинства молекул, чтобы пройти через выключатель.
После того, как приблизительно 10 минут, через которые все прошли, и нет никакого более зеленого света, чтобы видеть.Большинство молекул быстро, чтобы пройти, в то время как определенные условия замедляют последние.
Одна причина состоит в том, что некоторые молекулы более сильны связанный с конкретной структурой. Другая причина могла состоять в том, что они должны передать барьер.