Роль случайности в синтезе белков
Экспрессия генов (функциональная активация генов внутри клеток) - важнейший биологический процесс. Одним из ключевых его этапов является синтез белков, когда отдельные аминокислоты "нанизываются" вместе, как бусы на нитке. Хотя этот процесс подробно описан учеными, его "стохастические" свойства нередко упускаются из вида: в последовательности событий, ведущих к синтезу белка, есть определенный элемент случайности.
Cтохастической (или случайной) в математике называют систему, подверженную случайным изменениям, которые при этом колеблются вокруг некоторого среднего значения. Для простоты систему можно описать только этим средним значением, т.е. в "детерминистской" манере: при некоторых условиях переменная может принимать только одно определенное значение. Но в реальной жизни (например, в биологических процессах) "облако значений" переменной (значения, которые она принимает при повторении процесса) прямо влияет на его эффективность.
Группа ученых из SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, Международной школы специальных исследований) исследовала стохастические свойства трансляции белков на компьютерных моделях. "Мы рассмотрели один из аспектов трансляции: распределение времени связывания (ВС) - количества времени, необходимого транспортной РНК для переноса нужной аминокислоты на "матрицу" (матричную РНК), которая "печатает" белки в соответствии с определенным кодом. Этот временной интервал всё время меняется более-менее случайным образом", - объясняет Пьеранджело Ломбарди (Pierangelo Lombardo).
"Представьте, что вам известно среднее значение ВС (например, 1), которым можно без особых сложностей описать систему. Но в реальности, в каждом новом процессе этот показатель равняется 1.1, 0.9, 0.7, 1.3 и т.д. Значение каждый раз меняется стохастическим (случайным, но не хаотическим) образом, распределяясь в виде облака определенного вида вокруг средней величины. Форма такого облака имеет значение - она влияет на время, необходимое для синтеза белков. Мы выяснили, что амплитуда значений ВС куда больше (т.е., облако более "раздуто"), чем ученые считали ранее", - продолжает ученый.
"Знание того, как растет и сокращается время трансляции, поможет нам понять, при каких условиях этот механизм может сломаться", - заключает Ломбардо.
Исследование представлено в журнале Physical Review E.
По материалам пресс-релиза SISSA.
Артём Космарский nauka21vek.ru