211service.com
Kā gēnu shēmas glabā informāciju
Viena no lielākajām šūnu bioloģijas mīklām ir tas, kā informācija tiek uzglabāta, apstrādāta un nodota no paaudzes paaudzē bioķīmiskā līmenī.
Līdz šim slavenākais mehānisms ir nukleotīdu secība DNS. Tomēr pēdējos gados ir parādījušies vairāki citi datu uzglabāšanas mehānismi, tā sauktie epiģenētiskie procesi, un par to lomu tiek apspriestas asas debates. Piemēram, šķiet, ka DNS pievienoto metilgrupu modelis ir svarīga datu uzglabāšanas sistēma, tāpat kā modifikācijas proteīnos, kas kontrolē DNS iepakošanu.
Šodien Georgs Frics no Ķelnes universitātes un daži draugi izvirzīja jaunu ideju. Viņi saka, ka vienkāršs gēnu tīkls var darboties kā nosacīta atmiņa, kas vai nu uzglabā, vai ignorē informāciju, kad tai tiek likts to darīt. Shēma darbojas līdzīgi datu fiksatoram elektroniskā shēmā, t.i., tā nolasa un saglabā ieejas signālu tikai tad, ja to nodrošina lasīšanas komanda, saka grupa.
Šī atmiņas shēma būtībā ir labi zināmā ģenētiskā pārslēgšanas slēdža modificēta versija, kas sastāv no diviem savstarpēji represējošiem gēniem un var pastāvēt vienā no diviem stāvokļiem. Atšķirība ir tāda, ka šo ķēdi kontrolē cita proteīna koncentrācija. Augstās koncentrācijās ķēde ir sagatavota, lai saglabātu datus cita proteīna veidā. Zemā koncentrācijā ķēde ignorē notiekošo. Tas nodrošina papildu kontroles līmeni pār vienkāršo pārslēgšanas slēdzi.
Šis ir ļoti vienkāršs dizains, kas spēj veikt sarežģītu loģiku. Patiešām, Fritz un co turpina parādīt, kā šādus slēdžus var apvienot, lai to paveiktu. Šī ir secīga loģika, kas ir ļoti atkarīga no ievades signālu vēstures (pretstatā kombinatoriskajai loģikai, kas ir atkarīga tikai no pašreizējiem ievades signāliem).
Tas, iespējams, ir ļoti svarīgi. Nosacītā atmiņa ļautu šūnām manipulēt ar informāciju, kas savākta dažādos apstākļos dažādos laikos, saka Fritz un co. Faktiski tieši šāda veida uzvedība tiek novērota noteikta veida šūnās. Mēs esam apskatījuši vienu šķietami inteliģentas šūnu uzvedības piemēru, kam ir tieši šis īpašums.
Fritz un co pat turpina izstrādāt īpašības, kurām vajadzētu būt nosacītajai atmiņas shēmai. Tam vajadzētu būt spējīgam reaģēt uz izmaiņām vidē aptuveni 30 minūšu laikā un tomēr saglabāt informāciju par daudzām šūnu paaudzēm.
Bet šeit ir jautājums: Frica darbs ir pilnībā teorētisks, un tas rada interesantu un svarīgu jautājumu. Vai nosacītās atmiņas shēmas patiešām pastāv reālos ģenētiskajos tīklos? Neviens nezin.
Viņi viegli varētu, un dažiem diezgan vienkāršiem darbiem vajadzētu atklāt viņu klātbūtni. Ja viņi neparādās, arī tas būs interesanti. Tas nozīmēs, ka daba ir atradusi kādu būtisku trūkumu šajā ķēdes dizainā vai labāku informācijas glabāšanas veidu.
Laiks meklēt.
Atsauce: arxiv.org/abs/q-bio/0701011 : Secīgās transkripcijas loģikas projektēšana: vienkārša ģenētiska shēma nosacītai atmiņai