Международная группа математиков предложила новое решение для понимания биологической головоломки, которая десятилетиями ставила в тупик молекулярных биологов, сообщает «SciencePlanet.ru».

Они применили математическую модель для выработки функционирования малых молекул, известных как микроРНК.

В течение долгого времени молекулярные биологи считали, что главная роль РНК в живых клетках — служить копией гена и шаблоном для производства белков, основных строительных блоков клетки. В конце 90-х годов это предположение было опровергнуто, когда учёные обнаружили, что мириады молекул РНК участвуют в регуляции скорости практически всех молекулярных механизмов в клетке. Эти обильные молекулы имеют важное значение в регуляции скорости производства белка — жизненно важная функция в процессах организма, включая развитие, дифференцирование и рак.

Проблема на сегодняшний день состоит в том, что учёные расходятся во мнениях о том, как микроРНК контролирует производство основных строительных блоков клетки — белков.

В принципе, существуют различные и иногда противоречивые теории о том, как микроРНК регулируют производство белка, так как результаты варьируются в зависимости от лишь слегка изменённых условий эксперимента.

Профессор Александр Горбань, глава кафедры прикладной математики в «Университете Лестера» (University of Leicester), сказал: «Старая метафора про усталого слона и слепых учёных, пытающихся описать её, будет всегда относиться к науке. Однако, часто мы используем её только в качестве метафоры, как общее заявление. В этом проекте эта метафора может быть применена буквально, как принцип работы».

«В разных биологических лабораториях со слегка изменёнными условиями экспериментов — результаты будут совершенно разными.

«Довольно резким, был ряд докладов в топовом журнале с противоречивыми результатами, которые поддерживали тот или иной механизм. Кроме того, исследователи были озадачены тем фактом, что та же пара белков и микроРНК демонстрируют различные механизмы регулирования в различных биологических лабораториях или в слегка изменённых условиях эксперимента».

Математическая модель, построенная профессором Горбань из «Университета Лестера» и Андреем Зиновьевым из «Института Кюри» (Institut Curie) в Париже, в сотрудничестве с биологами Надеждой Морозовой и Анник Харел-Белланом из «CNRS» во Франции показала, что в прежних исследованиях существовал один простой механизм, который проявлялся по-разному в различных условиях. Полученные результаты исследователей будут опубликованы в «RNA Journal».

«Мы показали, что казалось бы очень разные механизмы, на самом деле являются проявлениями одной относительно простой биохимической реакции, но происходящей в различном контексте», — поделился профессор Горбань.

«Наша модель предполагает, что одновременно с развитием белка микроРНК выполняет множество действий, в основном действуя, чтобы регулировать скорости производства белка стабильным и эффективным способом, учитывая все условия происходящего эксперимента.

«Если эта модель будет принята, мы могли бы предпринять активные шаги в определении того, каков на самом деле основной механизм действия микроРНК. Это в свою очередь должно привести к разрешению десятилетних дебатов о том, как на самом деле работают эти очень важные молекулы».

Пат Хелсоп-Харрисон, профессор клеточной биологии в «Университете Лестера», сказал: «Открытие микроРНК и его регулирующая роль полностью изменили наш взгляд на то, как именно контролируются гены в клетках.

«Понимание всех способов происходящего регулирования и интерпретации экспериментальных данных, оказалось огромной проблемой. В этих новых экспериментах, Александр, Анник, Надежда и их коллеги составили обзор характерных особенностей не менее 9-ти различных механизмов, а затем создали унифицированную модель всей системы интеграции этих механизмов.

«Многофункциональные модели дают динамическое предсказания контроля над генами; теперь с помощью модели можно проверить и понять значение различных механизмов в различных условиях».