數學在分子生物學中的有效性

20150115第三期

作者:雷斯克 Arthur M. Lesk

譯者:周樹靜

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          • 作者簡介
            雷斯克是美國普林斯頓大學的物理與物理化學博士,曾任職於英國劍橋大學臨床醫學院與劍橋分子生物實驗室,並在德國海德堡的分子生物實驗室肇建生物計算部門,如今他任職於賓州州立大學。雷斯克相信由數學而物理、化學、生物的知識層序。
          • 譯者簡介
            周樹靜為臺灣數普譯者。
          • 重點摘要
            ◊ 基因是生物的基本藍圖,存於DNA 的鹼基序列中,再靠著「遺傳密碼」直接轉譯成蛋白質的胺基酸序列,蛋白質於是自發折疊成天然的三維結構。序列和空間結構都可用數學的語言描述。
            ◊ 分子生物學運用序列比對和結構疊合這兩項數學工具,試圖描述並分類序列或結構。希望以演化做為指導原則,描述並預測蛋白質的序列、結構、功能彼此之間的內在關係。
            ◊ 從胺基酸序列決定蛋白質的三維結構是大自然的演算法,但受制於生物學的特性,從物化原理預測蛋白質結構並不容易。這個熱門又重要的問題,應該從基本原理做起,或採用實用而有效的預測,考驗數學的應用能耐。
          • 本文出處
            The Mathematical Intelligencer 22 (2000) No.2, Springer. 作者改寫自1998 年在牛頓數學科學研究院(Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences)「基因組計畫脈絡下的生物分子功能與演化」會議的演講。
          • 延伸閱讀
            ◊ Lesk, A.,“Compare to What?", Letter s to the editor, The Mathematical Intelligencer 23 (2001) no.1.
            ◊ Lesk, A., Introduction to Bioinformatics (2014) Oxford University Press. 雷斯克撰寫之生物資訊學教科書。他還有好幾本與數學不相關、談基因體學、蛋白質學的書。
            ◊ Lessick, Bob Bioinformatics: Life Sciences on Your Computer Coursera 網路課程,Johns Hopkins University。
            ◊ 〈生物資訊 (Bioinformatics) 專題( 上)( 下)〉網頁,《INVESTIGATOR 生物科學研發策進社群網站》,這是一批臺灣生命科學年輕人建立之網站。
          • 參考資料
            [1] Wigner, E.P. (1960). The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences. Communications in Pure and Applied Mathematics 13, 1-14.
            2] Sankoff, D. and Kruskal, J.B., eds. (1983). Time Warps, String Edits, and Macromolecules: The Theory and Practice of Sequence Comparison. Addison-Wesley, Reading, Mass.
            [3] Needleman, S.B. and Wunsch, C.D. (1970). A general method applicable to the search for similarities in the amino acid sequence of two proteins, J. Mol. Biol. 48, 443-453.
            [4] Fitch, W.M. and Smith, T.F. (1983). Optimal sequence alignment’s. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 1382-1386.
            [5] Golub, G. and van Loan, C., Matrix Computations. Johns Hopkins Press. Baltimore, 2nd ed. 1989.
            [6] Young, G. and Householder, A.S. (1938). Discussion of a set of points in terms of their mutual distances. Psychometrika 3, 19-22. (For background and history see [7].)
            [7] Blumenthal, L.M. (1938). Distance Geometries. A study of the development of abstract metrics. University of Missouri Studies 13, #2.
            [8] New York Times, March 25, 1997.
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