From Bench to Keyboard and Back Again: A Brief History of Lambda Phage Modeling.
From Bench to Keyboard and Back Again: A Brief History of Lambda Phage Modeling.
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DOI：
10.1146/annurev-biophys-082020-063558
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发表时间：
2021-05-06
影响因子：
12.4
通讯作者：
Balázsi G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cortes MG;Lin Y;Zeng L;Balázsi G
细胞决策是细胞从多种可能的发育途径中选择一种发育途径的过程，无论是自发的还是由于环境刺激。各种细胞类型的例子表明，存在着几乎取之不尽的大量潜在分子机制。一般来说，细胞的决定依赖于基因调控网络，该网络整合了外部信号来驱动细胞命运的选择。对这一过程的一般原理的探索得益于适当的生物模型系统，这些系统揭示了某些基因调控机制如何以及为什么根据生态环境和进化结果驱动特定的细胞决定。在这篇文章中，我们回顾了噬菌体Lambda裂解-溶源决策的历史和持续发展，作为一个模型系统来研究细胞决策的所有方面。噬菌体Lambda决策的独特的一般性、简单性和丰富性使其成为整个生物学中数学建模辅助灵感的源泉。我们讨论了从20世纪50年代到今天的定量噬菌体Lambda模型的起源和进展，以及未来可能的发展方向。我们提供了一些例子，说明建模如何使方法和理论发展成为可能，并通过揭示理论中的差距和确定需要进一步实验研究的领域来导致新的生物学见解。总体而言，我们强调了理论方法的效用，既可以作为预测工具预测新实验的结果，也可以作为解释工具来阐明实验数据背后的自然过程。
Cellular decision making is the process whereby cells choose one developmental pathway from multiple possible ones, either spontaneously or due to environmental stimuli. Examples in various cell types suggest an almost inexhaustible plethora of underlying molecular mechanisms. In general, cellular decisions rely on the gene regulatory network, which integrates external signals to drive cell fate choice. The search for general principles of such a process benefits from appropriate biological model systems that reveal how and why certain gene regulatory mechanisms drive specific cellular decisions according to ecological context and evolutionary outcomes. In this article, we review the historical and ongoing development of the phage lambda lysis–lysogeny decision as a model system to investigate all aspects of cellular decision making. The unique generality, simplicity, and richness of phage lambda decision making render it a constant source of mathematical modeling–aided inspiration across all of biology. We discuss the origins and progress of quantitative phage lambda modeling from the 1950s until today, as well as its possible future directions. We provide examples of how modeling enabled methods and theory development, leading to new biological insights by revealing gaps in the theory and pinpointing areas requiring further experimental investigation. Overall, we highlight the utility of theoretical approaches both as predictive tools, to forecast the outcome of novel experiments, and as explanatory tools, to elucidate the natural processes underlying experimental data.
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10.1002/wsbm.1273
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Thakar, Juilee