دانشمندان کلید ریاضی ژنتیک را پیدا کرده‌اند

PLOS: «آزادی‌های اندازه‌گیری» به تسریع اکتشافات در زیست‌شناسی کمک خواهد کرد

به گزارش مجله خبری نگار، محققان آزمایشگاه Cold Spring Harbor در ایالات متحده، یک نظریه ریاضی یکپارچه ارائه داده‌اند که پدیده "آزادی‌های پیمانه‌ای" را در مدل‌های بیولوژیکی توضیح می‌دهد و می‌تواند تجزیه و تحلیل توالی‌های DNA، RNA و پروتئین را به طور اساسی ساده و تسریع کند. این کار در مجله PLOS Computational Biology منتشر شده است.

دو چهارم و سه ششم کسر‌های متفاوتی هستند، اما نتیجه یکسانی می‌دهند. در فیزیک، چنین موقعیت‌هایی آزادی پیمانه‌ای نامیده می‌شوند - زمانی که پارامتر‌های مختلف در یک مدل منجر به نتایج یکسانی می‌شوند. معلوم می‌شود که این موضوع در زیست‌شناسی محاسباتی به همان اندازه در فیزیک کوانتومی رایج است.

تاکنون، چنین «آزادی‌هایی» به عنوان جزئیات فنی آزاردهنده‌ای تلقی می‌شدند که دانشمندان سعی می‌کردند با ترفند‌های هوشمندانه از آنها عبور کنند. با این حال، تیمی به رهبری اساتید دانشیار جاستین کینی و دیوید مک‌کاندلیش اولین کسانی بودند که به طور اساسی به این مشکل پرداختند و یک نظریه جهانی را توسعه دادند که توضیح می‌دهد این تقارن‌ها از کجا ناشی می‌شوند و چگونه می‌توان به طور مؤثر از آنها بهره‌برداری کرد.

کینی توضیح داد: «آزادی‌های پیمانه‌ای در مدل‌هایی که نحوه‌ی عملکرد توالی‌های زیستی را توصیف می‌کنند، فراگیر هستند. برای اولین بار، ما نه تنها آنها را در نظر می‌گیریم، بلکه از آنها برای درک عمیق‌تر خود مدل‌ها استفاده می‌کنیم.»

فرمول‌های توسعه‌یافته امکان تفسیر بسیار سریع‌تر نتایج را فراهم می‌کنند و از سردرگمی ناشی از پارامتر‌های معادل، اما ظاهراً متفاوت جلوگیری می‌کنند. این بدان معناست که دانشمندان قادر خواهند بود جهش‌های مهم را سریع‌تر شناسایی کنند، نحوه تعامل ژن‌های مختلف را بهتر درک کنند و نتایج را با دقت بیشتری پیش‌بینی کنند.

مک‌کاندلیش تأکید کرد: «ما نشان داده‌ایم که بدون آزادی‌های کالیبراسیون، سهم توالی‌های ژنتیکی منفرد را نمی‌توان به درستی تفسیر کرد.»

این نظریه جدید، راه را برای ایجاد مدل‌های قابل اعتمادتر و قابل تفسیرتر در بیوانفورماتیک، به ویژه هنگام کار با پایگاه‌های داده ژنتیکی بزرگ، هموار می‌کند. این امر به دانشمندان اجازه می‌دهد تا جهش‌ها را برای ژن درمانی با دقت بیشتری انتخاب کنند، گونه‌های زراعی را بهبود بخشند و دارو‌های شخصی‌سازی شده تولید کنند.

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری