Cell：虚拟细胞生物学
生物通,2012-07-26
来自哥伦比亚大学的两位科学家在7月20日Cell杂志上发表了点评文章：The Dawn of Virtual Cell Biology，指出了本期杂志上发表的一项成果为虚拟细胞生物学提出了新的希望，这项研究首次提出了一种细菌的系统动态计算机模式，其中包含了细菌的所有组成元件以及其中的相互作用。
虚拟生物学的概念其实由来已久，早在好几年前，科学家们就希望能在电脑中重建一个分子级别的生命体，这样就能了解生物体各部分如何协同工作，将可以把生物学提升到一个新的水平。到时，生物学深入了解生命就如同工程师对他们所修建的桥梁和飞机一样了如指掌了。
2002年阿尔伯塔大学的研究人员与其他研究人员合作，组成了大肠杆菌研究联盟，这一联盟的一项研究任务就是建立大肠杆菌的代谢模型，制造出3900多种不同品系，而每一品系都少了一个基因，这样他们就能重建出1000多个具有交互作用的代谢基因，在计算机上模拟这个生物体的代谢活动。
这就是初步的虚拟生物学研究了，而近期来自斯坦福大学的一群研究人员发表了题为“A Whole-Cell Computational Model Predicts Phenotype from Genotype”的文章，首次模拟了来自人类病原菌支原体（Mycoplasma genitalium）整个生命周期，提出了一个全细胞计算机模型，这一模型囊括了这个病原菌的所有分子组，以及相互作用，这将有助于促进细胞生物学的发展。
哥伦比亚大学Saeed Tavazoie教授评价道，这项研究提出了首个整合动态计算机模式，这将为系统生物学研究提供了全细胞的定量预测模型。
想要单个分子及其相互作用产生复杂表型的机制，是生物学研究领域的一大挑战，计算机方法是面对这一挑战的一个重要工具，这项研究报道了一个支原体生命周期的全细胞计算机模型，这个模型将多种运算方法结合起来，提出了一个系统整合方法，能够从根本上同时考虑不同的细胞进程和实验测量。
这个全细胞模型包含有所有的基因功能注释，并且在多种数据中进行验证，这位许多之前未能观察到的细胞行为提出新的观点和线索，比如体内蛋白-DNA协同作用率，DNA复制起始和复制持续时间之间比例关系等等。
而且这一模型预测的实验分析还能用于之前未能识别的动力学参数，和生物功能，由此研究人员指出，这个系统全细胞模型能用于生物学研究的多个方面。 （生物通：张迪）
论文链接：A Whole-Cell Computational Model Predicts Phenotype from Genotype
