PNAS：構(gòu)建細(xì)胞的信號(hào)分子網(wǎng)絡(luò)

近日，來(lái)自布里斯托大學(xué)的數(shù)學(xué)家和愛(ài)丁堡大學(xué)的生物學(xué)家聯(lián)合開(kāi)展了一項(xiàng)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究者Clive Bowsher和Peter Swain將他們的研究成果刊登在了近日的雜志PNAS上，文章中，研究者闡述了他們?cè)谘芯炕罴?xì)胞代謝機(jī)制的時(shí)候，如何從眾多的噪聲（noise）之中分離出細(xì)胞信號(hào)分子（signal）。

細(xì)胞可以用內(nèi)在的噪聲生化機(jī)制來(lái)在波動(dòng)的環(huán)境中做出正確的決定，比如說(shuō)某些效應(yīng)可以產(chǎn)生重要的、不可預(yù)知的改變，就好像隨機(jī)性一樣，要么會(huì)隨著時(shí)間過(guò)去，要么會(huì)引起遺傳上同一的細(xì)胞，為了理解細(xì)胞是如何開(kāi)發(fā)和控制這些生化機(jī)制上的波動(dòng)，科學(xué)家必須識(shí)別出隨機(jī)性的來(lái)源，對(duì)它們產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行定位，并且區(qū)分?jǐn)y帶的信息在生物環(huán)境到嘈雜環(huán)境中的變化。

這篇PNAS上的文章中，研究者們描寫(xiě)了對(duì)酵母細(xì)胞進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，揭示了大多數(shù)細(xì)胞的變動(dòng)都從本質(zhì)上來(lái)講都有可能是報(bào)告情報(bào)的，并且在細(xì)胞環(huán)境中歸功于細(xì)胞的上下波動(dòng)，研究結(jié)果為理解細(xì)胞中的動(dòng)態(tài)信號(hào)處理以及細(xì)胞決策提供了一定的理論依據(jù)。研究者Bowsher表示，隨著我們更好地理解細(xì)胞如何對(duì)環(huán)境作出反應(yīng)，我們將會(huì)更好地控制細(xì)胞的行為，比如，我們能夠?qū)⑷嗽鞌y帶藥物的細(xì)胞在正確的時(shí)間成功運(yùn)輸?shù)綑C(jī)體的作用部位。

研究者的這篇文章揭示了如何將這種生物化學(xué)的網(wǎng)絡(luò)的上下波動(dòng)分解成多重的組分，同時(shí)也揭示了如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)性的報(bào)道分子來(lái)檢測(cè)活細(xì)胞中的這些組分。數(shù)學(xué)家Clive Bowsher為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)提供了不一致的分解技術(shù)，隨后研究者們合作，在系統(tǒng)生物學(xué)內(nèi)在噪聲的概念上、信息容量的概念上以及相關(guān)比之間建立了嚴(yán)格的，研究者們進(jìn)而構(gòu)建出了一種全面化的信號(hào)噪聲比系統(tǒng)來(lái)測(cè)量各個(gè)組分之間的不一致，從而對(duì)經(jīng)過(guò)生化網(wǎng)絡(luò)上的信息流進(jìn)行定量，定量其效率的高低。