Nya upptäckter om den genetiska koden och cellens reglersystem.
Livets mysterium har i alla tider fascinerat oss. Hur kan det komma sig att allt fungerar? För att förstå mer om detta behöver vi förstå de biokemiska processerna inuti cellerna – och för det behövs matematiken, visar Johan Elf i sin avhandling.
Johan Elfs avhandling visar på att matematiska modeller är nödvändiga för att kunna resonera klart och tydligt om biokemiska processer inuti celler och hur de kan hjälpa oss att förstå mer om hur livet fungerar. Avhandlingen innehåller flera artiklar som fått internationell uppmärksamhet bland forskare. Tre upptäckter är av särskilt stor betydelse:
1. Den genetiska koden är inte så övertydlig som man tidigare trott.
Den använder 61 kodord för 20 aminosyror. Detta innebär att enskilda aminosyror kan kodas av flera olika kodord och det kan därför verka som att den genetiska koden innehåller överflödig information. Johan Elf visar hur den extra informationen används för att optimera cellens reglersystem. Upptäckten bygger på en matematisk modell som i en rad olika fall förklarar hur cellerna utnyttjar de synonyma kodorden, t ex så att de klarar ett byte mellan bra och dålig tillväxtmiljö (Elf et al. Science 2003).
2. Kopplade metabola flöden orsakar känslighet och fluktuationer.
Koncentrationerna av olika aminosyror är kopplade till varandra. Då produktion och konsumtion av aminosyror håller samma hastighet råder balans i systemet. En aminosyrakoncentration kan stiga medan en annan sjunker, utan att balansen ändras. Detta i kombination med att aminosyrorna bildas och konsumeras slumpmässigt gör att enskilda aminosyrors koncentration varierar kraftigt. Detta har bland annat konsekvenser för hur cellen reglerar genuttryck, och för noggrannheten i proteinsyntesen.
3. En ny metod för simulering av koncentrationsfluktuationer.
I avhandlingen beskrivs en ny algoritm som gör det praktiskt möjligt att simulera kemiska processer där man både tar hänsyn till att reaktioner är slumpmässiga händelser, och att diffusionen är så långsam att komponenterna i cellen inte hinner blandas ordentligt. Algoritmen har använts för att demonstrera hur egenskaparna för kemiska system som utgör grunden för biokemiskt minne, är beroende av cellens geometri.
Länk till abstract: http://publications.uu.se/theses/abstract.xsql?dbid=4291>http://publications.uu.se/theses/abstract.xsql?dbid=4291
Johan Elf från institutionen för cell- och molekylärbiologi försvarar sin avhandling ”Intracellular flows and fluctuations”, fredagen 3 juni, kl. 10.00 i rum B41 på BMC.
Kontaktinformation
Han kan nås på 018-471 4032 eller via e-post Johan.Elf@icm.uu.se
