研究人员表示科学在通过细胞建模实现转型生活的过程中

最近发表在“分子生物学杂志”上的一篇论文展示了世界各地分子生物学和计算机科学的进步很快就会导致细胞的三维计算机模型，这是生命的基本单位。这组作者说，这一发展可能预示着生物研究，医学，人类和动物健康的新时代。

“细胞是生命的基础，” 该论文的共同作者之一，堪萨斯大学计算生物学计算生物学中心主任，计算生物学和分子生物科学教授Ilya Vakser说。“最近，生物分子模型取得了巨大进步，并在分子水平上理解生命方面取得了进展。现在，重点转移到更大的系统 - 达到整个细胞的水平。我们正在努力捕捉这一新兴的里程碑发展在计算结构生物学中，这是从单个生物分子过程建模到整个细胞建模的构造转变。“

这项题为“细胞建模结构方法的挑战”的研究调查了一系列方法，将模拟整个三维细胞连接起来，包括生物网络的研究，用实验数据自动构建三维细胞模型，蛋白质复合物的建模，蛋白质相互作用的预测，拥挤细胞膜建模的热力学和动力学效应，以及染色体的建模。

“现在已经有很多技术可用 - 这只是将它们整合在一起以解决这个问题的连贯策略，”Vakser说。“这很难，因为我们刚刚开始在分子水平上理解生命的主要机制 - 它看起来非常复杂但可行，所以我们的行动非常快 - 不仅仅是因为我们能够在分子水平上理解它是如何工作的但要模仿它。“

虽然大多数这些技术都是分开开发的，但作者们认为，它们共同构成了一种推动力，可以提供更好的基本“分子水平的生命理解，并导致生物学和医学的重要应用”。

“有两个主要的好处，”Vakser说。“一个是我们对细胞如何运作的基本理解。如果你不能对它进行建模，你不能要求你理解一个现象。所以这使我们能够洞察整个细胞规模的生活基本原理。它将使我们更好地掌握疾病的潜在机制以及理解药物作用机制的能力，这将极大地促进我们在药物设计方面的努力。它将帮助我们创造更好的候选药物，可能会缩短通向新药的道路。“

例如，KU研究人员表示，一种可行的三维分子细胞模型可以帮助替代或增加耗时且昂贵的药物开发方案的阶段，这些方案目前需要将药物治疗从科学家的工作台带到市场。

Vakser说，可能导致计算机模拟细胞的研究方面处于不同的细化水平。

“我们在模拟蛋白质相互作用的能力方面取得了进展，”他说。“面临的挑战是把它放在细胞的背景下，这是一个人口密集的不同蛋白质和其他生物分子结构的环境。为了使从稀释溶液过渡到细胞中遇到的真实环境可能是我们面临的最大挑战面对现在。“

虽然建模更复杂的人体细胞可能很快就会提上日程，但Vakser表示，目前研究工作将侧重于对简单的单细胞生物进行建模。

“我们寻求最简单的细胞。有一些小的原核细胞，其中包含的简单元素比哺乳动物(包括人类)中更大更复杂的细胞更简单，”他说。“我们首先尝试在最小的细胞生物体上切割牙齿，然后将其推断为更复杂的细胞。”

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