PNAS:計算癌癥的路徑

來源: 生物通 / 作者: 2021-10-14
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冷泉港實驗室 (CSHL) 的生物學家們正在使用一種由 CSHL 助理教授 David McCandlish 的實驗室開發的數學方法來尋找一系列生物問題的解決方案。這個工具最初是為了了解蛋白質不同突變之間的相互作用而發明的,現在 McCandlish 和他的合作者正在使用這個工具來了解與癌癥相關的基因表達和染色體突變的復雜性。McCandlish 說:

“這是數學研究真正吸引人的地方之一,有時你可以看到主題之間的聯系,它們表面上看起來很不同,但在數學層面上,它們可能使用了一些相同的技術思想?!?/p>

所有這些問題都涉及到繪制一個生物學主題上的不同變異的可能性: 例如,在一個特定的蛋白質中,哪種突變組合最可能出現,或者在同一癌細胞中,哪種染色體突變最經常同時出現。McCandlish 解釋說,這些都是密度估計的問題,密度估計是一種預測事件發生頻率的統計工具。密度估計可以是相對直接的,例如在一組人中繪制不同的身高。但是,當處理復雜的生物序列時,比如數百或數千個氨基酸串在一起形成蛋白質,預測每一個潛在序列的概率就變得驚人地復雜。

mcandlish 解釋了他的團隊正在使用數學來解決的基本問題:

“有時,如果你對一個蛋白質序列做了一個突變,它不會做任何事情。蛋白質的作用很好。如果你進行第二次突變,它仍然可以正常工作,但如果你把它們兩個放在一起,你就得到了一個斷裂的蛋白質。我們一直在試圖想出方法,不僅要模擬成對突變之間的相互作用,還要模擬三、四或任何數量的突變之間的相互作用?!?/p>

他們開發的方法可以用來解釋來自實驗的數據,這些實驗測量了幾十萬種不同的突變組合如何影響蛋白質的功能。

這項發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences) 上的研究,始于與 CSHL 的另外兩名同事的對話: CSHL 的 Jason Sheltzer 和副教授 Justin Kinney。他們與麥坎德利什合作,將他的方法應用于基因表達和癌癥突變的進化。由 mcandlish 團隊發布的軟件將使其他研究人員能夠在他們自己的工作中使用同樣的方法。他說,他希望這種方法能應用于各種生物學問題。

10.1073 / pnas.2025782118

Field-theoretic density estimation for biological sequence space with applications to 5′ splice site diversity and aneuploidy in cancer

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