除了基因组学、生物学家和工程师解码的下一个前沿
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普林斯顿大学生物学家和工程师团队改善的速度和精度测量一组神秘的蛋白质影响方方面面的细胞和组织的功能。新方法提供了一个长期的工具研究干细胞,癌症和其他基本问题对生物学和医学的重要性。
研究允许科学家前所未有的看一个特殊的类称为组蛋白的蛋白质,这是每一个染色体的核心和控制指令进行DNA的方法。尽管快速进步在理解信息编码在DNA和基因,科学家们取得了更深入的了解所谓的“组蛋白密码”这决定了为什么一个细胞中的基因功能不同于同样的基因在另一个细胞。
“我们采取先进的方法一直使用的字段或多或少相同的技术在过去的15年里,“本杰明·加西亚说,分子生物学助理教授,他监督实验方面的研究。
技术降低了100倍的时间分析组蛋白,同时要求样品材料和实现更微妙的结果远比现有的方法,说Christodoulos Floudas,斯蒂芬·c·Macaleer的63工程和应用科学教授,负责计算方面的研究。
研究人员发表了他们的结果在10月份发布的分子和细胞蛋白质组学。他们的论文被选为1000年生物学教师“必读”的一篇文章,一个在线杂志,选择所有生物中最有趣的论文基于对等的意见。第二篇文章中详细的计算部分本月出现在分子和细胞蛋白质组学的研究。
生物学家本杰明·加西亚(左)和化学工程师Christodoulos Floudas合作开发一种快速、灵敏的方法来分析蛋白质被称为组蛋白,发挥关键作用的基因功能。在这里,他们样品加载到质谱仪,数以百计的修改形式的组蛋白分离和序列。工作最终可能援助技术的发展重新编程细胞对抗癌症或再生受损组织。
合作者的论文还包括博士后研究员尼古拉斯·马里亚纳Plazas-Mayorca加西亚的年轻和研究生组和研究生彼得·迪马吉奥和理查德Baliban Floudas的化工集团。
尽管携带相同的DNA,身体所有细胞并不相同——肾脏细胞外观和功能非常不同于一个在大脑中。这个专业可能是一组指令存储之外的基因或DNA -“后生”信息,帮助每个细胞适应它的上下文。关键球员在这一过程中组蛋白,微小的蛋白质纺锤波6-foot-long DNA分子包裹起来,形成了一个染色体。
科学家早已知道,组蛋白获得各种小型化学装饰——小分子连接,以及组蛋白的长度。这些插件可以调节的类型和位置附近的基因。单修改打开或关闭基因,但当多个修改发生在组合——“组蛋白密码”仍是一个谜。
“能够理解这一现象,并精确控制它将革命性的医学,”年轻人说。
区分各种修改形式的组蛋白一直具有挑战性,因为几个组合不同的修改可以有几乎相同的质量。的确,在常规测试两个组蛋白有不同的功能可能会出现相同的如果他们有相同的一组修改,但在分子上的不同位置。之前,现在,努力分辨这种细微的差别是极其困难和费时。“我们现在开发的第一个实际意味着要做到这一点,”年轻人说。
普林斯顿大学的团队结合物理、化学和数学组蛋白变体之间相隔的技术。首先他们的各种组蛋白通过一个非常薄,长管包含一个特别设计的材料,使不同的组蛋白形式摆脱管在不同时间2到3个小时的时间。然后他们轰炸选择分子离子和拆开发送大量的数据为高通量分析计算机程序。
“我们可能会得到几千套的测量在一个实验中,”迪马吉奥说。
当看似相似的组蛋白分解成小碎片,修改的位置的差异更加明显。计算机算法——基于面积的数学称为整数线性规划,反复比较所有的碎片,直到产生一个高度精确的修改列表及其位置。
”看到几乎相同的物种的分离和识别和量化他们高信心是非常令人兴奋,”年轻人说。他还指出,数百万的修改可能只有几百的组合实际上出现在真正的人类细胞。这个观察意味着这些相对较少的修改形成的组合一个代码,现在可以破译。
下一步将把修改的具体模式与可观测细胞的变化。例如,当正常细胞转变为癌细胞,科学家可以跟踪相应的组蛋白的变化。同样,科学家可以识别特定组蛋白编码需要干细胞转变为特定的组织类型,如神经细胞或胰岛素生产细胞。理解和潜在重组这些过程可以为再生医学具有重要意义,癌症和其他疾病。
作为开始,研究人员与生物学家合作从加州大学-洛杉矶识别组蛋白编码与干细胞相关的行为。“我们已经证明我们可以测量修改组蛋白形式,但有这么多的现在,”加西亚说。“这确实是一些真正的开始生物突破。”
研究允许科学家前所未有的看一个特殊的类称为组蛋白的蛋白质,这是每一个染色体的核心和控制指令进行DNA的方法。尽管快速进步在理解信息编码在DNA和基因,科学家们取得了更深入的了解所谓的“组蛋白密码”这决定了为什么一个细胞中的基因功能不同于同样的基因在另一个细胞。
“我们采取先进的方法一直使用的字段或多或少相同的技术在过去的15年里,“本杰明·加西亚说,分子生物学助理教授,他监督实验方面的研究。
技术降低了100倍的时间分析组蛋白,同时要求样品材料和实现更微妙的结果远比现有的方法,说Christodoulos Floudas,斯蒂芬·c·Macaleer的63工程和应用科学教授,负责计算方面的研究。
研究人员发表了他们的结果在10月份发布的分子和细胞蛋白质组学。他们的论文被选为1000年生物学教师“必读”的一篇文章,一个在线杂志,选择所有生物中最有趣的论文基于对等的意见。第二篇文章中详细的计算部分本月出现在分子和细胞蛋白质组学的研究。
生物学家本杰明·加西亚(左)和化学工程师Christodoulos Floudas合作开发一种快速、灵敏的方法来分析蛋白质被称为组蛋白,发挥关键作用的基因功能。在这里,他们样品加载到质谱仪,数以百计的修改形式的组蛋白分离和序列。工作最终可能援助技术的发展重新编程细胞对抗癌症或再生受损组织。
合作者的论文还包括博士后研究员尼古拉斯·马里亚纳Plazas-Mayorca加西亚的年轻和研究生组和研究生彼得·迪马吉奥和理查德Baliban Floudas的化工集团。
尽管携带相同的DNA,身体所有细胞并不相同——肾脏细胞外观和功能非常不同于一个在大脑中。这个专业可能是一组指令存储之外的基因或DNA -“后生”信息,帮助每个细胞适应它的上下文。关键球员在这一过程中组蛋白,微小的蛋白质纺锤波6-foot-long DNA分子包裹起来,形成了一个染色体。
科学家早已知道,组蛋白获得各种小型化学装饰——小分子连接,以及组蛋白的长度。这些插件可以调节的类型和位置附近的基因。单修改打开或关闭基因,但当多个修改发生在组合——“组蛋白密码”仍是一个谜。
“能够理解这一现象,并精确控制它将革命性的医学,”年轻人说。
区分各种修改形式的组蛋白一直具有挑战性,因为几个组合不同的修改可以有几乎相同的质量。的确,在常规测试两个组蛋白有不同的功能可能会出现相同的如果他们有相同的一组修改,但在分子上的不同位置。之前,现在,努力分辨这种细微的差别是极其困难和费时。“我们现在开发的第一个实际意味着要做到这一点,”年轻人说。
普林斯顿大学的团队结合物理、化学和数学组蛋白变体之间相隔的技术。首先他们的各种组蛋白通过一个非常薄,长管包含一个特别设计的材料,使不同的组蛋白形式摆脱管在不同时间2到3个小时的时间。然后他们轰炸选择分子离子和拆开发送大量的数据为高通量分析计算机程序。
“我们可能会得到几千套的测量在一个实验中,”迪马吉奥说。
当看似相似的组蛋白分解成小碎片,修改的位置的差异更加明显。计算机算法——基于面积的数学称为整数线性规划,反复比较所有的碎片,直到产生一个高度精确的修改列表及其位置。
”看到几乎相同的物种的分离和识别和量化他们高信心是非常令人兴奋,”年轻人说。他还指出,数百万的修改可能只有几百的组合实际上出现在真正的人类细胞。这个观察意味着这些相对较少的修改形成的组合一个代码,现在可以破译。
下一步将把修改的具体模式与可观测细胞的变化。例如,当正常细胞转变为癌细胞,科学家可以跟踪相应的组蛋白的变化。同样,科学家可以识别特定组蛋白编码需要干细胞转变为特定的组织类型,如神经细胞或胰岛素生产细胞。理解和潜在重组这些过程可以为再生医学具有重要意义,癌症和其他疾病。
作为开始,研究人员与生物学家合作从加州大学-洛杉矶识别组蛋白编码与干细胞相关的行为。“我们已经证明我们可以测量修改组蛋白形式,但有这么多的现在,”加西亚说。“这确实是一些真正的开始生物突破。”
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