Genomsekvensering har revolutionerat genetiken. Det kräver också nya matematiska verktyg för att hjälpa livforskare att förstå enorma mängder data. Tillämpa ny matte, Kristina Crona, en amerikansk universitetsassistent som forskar inom matematisk biologi, och hennes kollegor visar hur rankade patogenmutanter kan hjälpa forskare att förstå hur mutanter utvecklas för att motstå läkemedelsbehandlingar. Denna forskning kan ha konsekvenser för behandling av sjukdomar som kan motstå läkemedelsbehandlingar, som HIV och malaria.
I ett nytt papper, publicerad i tidningen eLife , forskarna visar att rangordning är ett sätt att identifiera komplexa genetiska interaktioner. Konventionella metoder för att identifiera komplexa geninteraktioner förlitar sig på exakta mätningar av mutants genetiska skicklighet. Dock, träningsåtgärder tillämpas inte lätt, och de är inte alltid pålitliga. Däremot, rangordningsmetoden fungerar, även om uppgifterna är ofullständiga.
Före publiceringen i eLife , Crona presenterade resultaten på en akademisk konferens. Ingen av biologerna i publiken hade hört talas om det matematiska verktyg hon använder för att analysera rangordningar. I slutet av hennes tal, alla förstod hur man använder verktyget för att identifiera komplexa geninteraktioner. Den nya genvägen mottogs med entusiasm. Och matematiken är lätt.
"Det är matte på dagis, "Förklarade Crona.
Crona använder "Dyck -ord, "en formel uppkallad efter den tyska matematikern Walther Franz Anton von Dyck från 1800-talet, att matcha genotypen med bokstäver. Bokstäverna "x" och "y" tilldelas patogenmutanterna. Enstaka och trippelmutanter motsvarar "x, "och oföränderlig, dubbla och fyrdubbla mutanter motsvarar "y". Det udda antalet mutationer ger "x" och jämna tal ger "y". Mutanterna i ordningen rankas från hög till låg kondition.
"Från vänster till höger, vi räknar x och y. Om det alltid finns fler x, eller samma antal mutanter är x, vad du får är ett Dyck -ord. Det betyder att man kan se att man har att göra med en komplex geninteraktion, "Sa Crona.
Komplexa genetiska interaktioner involverar tre eller flera mutationer i en patogen. Det är i komplexa genetiska interaktioner när patogener har högre kondition och utvecklas farligt, såsom en patogen som är tillräckligt stark för att motstå antibiotika. Forskarna identifierade komplex geninteraktion som involverar tre eller flera mutationer för HIV; en malariaframkallande parasit; den typ av svamp som orsakar svartmögel på frukt och grönsaker; och en familj av genetiska mutationer som bidrar till antibiotikaresistens.
Crona började tänka på rangordningar när hon arbetade med biolog Miriam Barlow om problemet med antibiotisk cykling, genom vilka sjukhusläkare roterar olika antibiotika för att motverka patientinfektioner. Försöker hjälpa läkare att maximera antibiotikans effektivitet, laget skapade programvara som kallas "Time Machine" som använder sannolikheter och spolar tillbaka utvecklingen av bakterier för att verifiera behandlingsalternativ för 15 antibiotika som används för att bekämpa vanliga infektioner. Crona märkte att rangordningarna var förvånansvärt robusta. Siffrorna kom ut lite annorlunda i varje experiment, men de farligaste mutanterna var alltid farliga, och ofarligt alltid ofarligt.
Kan rangordning hjälpa läkare? Crona tycker det. Inom medicin i framtiden, läkare kanske kan dra nytta av komplexa geninteraktioner när de utvecklar behandlingsplaner. Rangordning kan hjälpa till att avbryta händelsekedjan i utvecklingen av en farlig patogen. Förhindra mindre, mellanmutanter kan stoppa en patogen utveckling, Sa Crona.
