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揭示了生物噪声消除的机理

噪音通常被认为是令人讨厌的,例如在阻止我们清楚地听到某人说话的时候。噪声的一般概念更广泛地适用。在生物学中,相同类型的生物(例如两个人)之间的物理差异源于所谓的发育噪声 - 最终源于生物体生长早期阶段反应分子与细胞环境条件之间的概率碰撞。通常,存在防止生物噪声导致不正确的有机体发展的机制。

来自金泽大学的Makoto Sato及其同事现已发现,特定的生化信号通路有助于神经干细胞分化过程中的噪声消除 - 自我更新细胞在动物神经系统发育过程中起重要作用。胚胎阶段。

作为了解多细胞生物体中生物噪声消除机制的模型系统,研究人员研究了果蝇视觉系统的一个特定发展阶段:所谓的“俯卧波”的传播,其中一类细胞称为神经上皮细胞分化为成神经细胞(分裂成神经元的过程中的细胞)。

受早期研究的启发,Sato及其同事假设信号通路(细胞中蛋白质之间的特定反应链)称为JAK / STAT,参与噪声消除。科学家将数学建模和遗传实验相结合。对于前者,他们设计了一组数学方程式,用于量化系统中的变化并重现俯卧波的进展。当包括JAK / STAT信号传导时,他们发现自发的,噪声诱导的成神经细胞分化被取消。

为了证实体内JAK / STAT信号传导的作用,研究人员进行了实验,其中信号传导途径以受控方式减少。在减少时,观察到成神经细胞的随机分化,这与JAK / STAT具有降噪功能的结论一致。进一步的遗传实验为JAK / STAT如何发生噪声消除的细节提供了更多的见解,并且这可能是在整个进化过程中保守的功能。

Sato及其同事的工作不仅有助于更好地理解发育生物学中的噪声消除机制,而且还强调了“计算机模拟”与“体内”研究相结合的能力。引用科学家的话说,“通过结合使用数学模型和分子遗传学,我们可以解决以前难以解决的生物学问题。”

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