Семинар 1.

Семинары по количественной биологии

(весенний семестр)

Семинары 1–3. Молекулярная биология вместе с экологией:

пример относительно простого (по сути, простейшего!) биологического взаимодействия (бактериофаг MS2 как +РНК-содержащий вирус с малым числом составляющих + одна противостоящая ему прокариотическая клетка), для которого уже очевидна принципиальная ограниченность классических подходов точных наук при анализе биологических механизмов как представляющих сложное поведение.

Семинар 1.

Воспроизводство бактериофага MS2 – как анализировать теоретически и описывать количественно?

Любой биологический объект уникален и при этом сложен уже настолько, что не работает наиболее привычный прямой подход точных наук (широко зарекомендовавший себя в физике и технике): написать систему математических уравнений, описывающих рассматриваемый объект, а затем вывести все значимые следствия и свойства объекта, непосредственно анализируя эту систему или отдельные уравнения

Конкретные примеры описания вирусов как уникальных сложных объектов (см. список литературы к семинару ниже):

бактериофаг MS2 (статья Эйгена с соавторами + книга)

бактериофаг лямбда (книга Пташне)

Иллюстрации (более широкие) уникальности на примере вирусов – конспект Миши Погорелого (курс вирусологии на биофаке МГУ, лектор Карпова О.В.) – все вирусы разные (при единстве используемых молекулярно-биологических механизмов) при формальном сходстве их по определению: вирус (облигатный клеточный паразит, облигатный = строго) = белки + кодирующий их геном – РНК или ДНК.

+ в силу единства: на отдельных объектах можно исследовать единые механизмы (как универсальные);

+ аналогичная идея теоретического анализа и количественного описания: логические схемы, используемые при теоретическом анализе и количественном описании различаются, но имеют много общего. Поэтому техника, которую изучаем, универсальна. Ее широкая применимость следует в силу аналогичного сходства всех биологических объектов, а любая готовая схема – полуфабрикат для редактирования (тогда отдельная задача – выстроить рациональную последовательность дальнейшего редактирования с расширением круга объектов после получения первой или любой схемы, начиная с близких объектов)

Простота данного случая: мало составляющих (всего 4 белка, лишь два в вирионе), а +РНК (в прокариотической клетке) позволяет осуществить воспроизводство составляющих вируса простейшим способом – нужна только сама +РНК в клетке.

Для сравнения: при –РНК-геноме нужна сразу, как минимум, еще собственная полимераза (необходимо, чтобы она попадала в клетку хозяина), в эукариотической клетке – нужно сегментировать геном (или решить проблему разделения полипептида, или …), для ДНК-генома – проблема с затравкой и/или … (см. молекулярно-биологические ограничения и используемые разрешения в конспекте Миши Погорелого)

Бактериофаг MS2 – что известно (фрагмент лекционного конспекта Миши Погорелого, первые 2 страницы после введения):

+РНК-содержащий вирус (диаметр частицы 26 нм, оболочка толщиной – 2 нм = БО ниже)

Составляющие:

+РНК 3569 н. ( 3204 н. кодируют 3 белка+1, т.е. 365 некодирующих) с последовательностью записей (от 5’ к 3’):

Дата добавления: 2015-07-16