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通过力学计算模型弥合细胞内尺度。

Bridging intracellular scales by mechanistic computational models.

机构信息

Department of Biosystems Science and Engineering and Swiss Institute of Bioinformatics, ETH Zürich, Basel, Switzerland; Systems Biology PhD Program, Life Science Zurich Graduate School, Zurich, Switzerland.

Department of Biosystems Science and Engineering and Swiss Institute of Bioinformatics, ETH Zürich, Basel, Switzerland.

出版信息

Curr Opin Biotechnol. 2018 Aug;52:17-24. doi: 10.1016/j.copbio.2018.02.005. Epub 2018 Feb 24.

DOI:10.1016/j.copbio.2018.02.005
PMID:29486391
Abstract

The impact of intracellular spatial organization beyond classical compartments on processes such as cell signaling is increasingly recognized. A quantitative, mechanistic understanding of cellular systems therefore needs to account for different scales in at least three coordinates: time, molecular abundances, and space. Mechanistic mathematical models may span all these scales, but corresponding multi-scale models need to resolve mechanistic details on small scales while maintaining computational tractability for larger ones. This typically results in models that combine different levels of description: from a microscopic representation of chemical reactions up to continuum dynamics in space and time. We highlight recent progress in bridging these model classes and outline current challenges in multi-scale models such as active transport and dynamic geometries.

摘要

细胞内空间组织对细胞信号等过程的影响超出了经典隔室的范畴,这一点越来越被人们所认识。因此,对细胞系统的定量、机械理解需要考虑到三个坐标中的不同尺度:时间、分子丰度和空间。机械数学模型可能跨越所有这些尺度,但相应的多尺度模型需要在小尺度上解决机械细节,同时保持大尺度的计算可处理性。这通常导致模型结合了不同的描述层次:从化学反应的微观表示到空间和时间的连续动力学。我们强调了弥合这些模型类别的最新进展,并概述了当前多尺度模型中的挑战,如主动运输和动态几何形状。

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