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From Bench to Keyboard and Back Again: A Brief History of Lambda Phage Modeling
Annual Review of Biophysics ( IF 12.4 ) Pub Date : 2021-05-06 , DOI: 10.1146/annurev-biophys-082020-063558
Michael G Cortes 1, 2 , Yiruo Lin 3 , Lanying Zeng 4, 5 , Gábor Balázsi 1, 6
Affiliation  

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 ofmathematical 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.

中文翻译:


从工作台到键盘再返回:Lambda 噬菌体建模简史

细胞决策是细胞自发地或由于环境刺激从多种可能的途径中选择一种发育途径的过程。各种细胞类型的例子表明,潜在的分子机制几乎无穷无尽。一般而言,细胞决策依赖于基因调控网络,该网络整合外部信号来驱动细胞命运选择。寻找这样一个过程的一般原则受益于适当的生物模型系统,该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策。在本文中,我们回顾了噬菌体 λ 裂解-溶源决策作为研究细胞决策各个方面的模型系统的历史和持续发展。λ 噬菌体决策的独特通用性、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持续来源。我们讨论了从 1950 年代到今天的定量噬菌体 lambda 建模的起源和进展,以及它可能的未来方向。我们提供了建模如何支持方法和理论发展的示例,通过揭示理论中的差距并指出需要进一步实验研究的领域,从而获得新的生物学见解。总的来说,我们强调了理论方法的实用性,既可以作为预测工具来预测新实验的结果,也可以作为解释工具来阐明实验数据背后的自然过程。λ 噬菌体决策的丰富性使其成为整个生物学中数学建模的持续来源——辅助灵感。我们讨论了从 1950 年代到今天的定量噬菌体 lambda 建模的起源和进展,以及它可能的未来方向。我们提供了建模如何支持方法和理论发展的示例,通过揭示理论中的差距并指出需要进一步实验研究的领域,从而获得新的生物学见解。总的来说,我们强调了理论方法的实用性,既可以作为预测工具来预测新实验的结果,也可以作为解释工具来阐明实验数据背后的自然过程。λ 噬菌体决策的丰富性使其成为整个生物学中数学建模的持续来源——辅助灵感。我们讨论了从 1950 年代到今天的定量噬菌体 lambda 建模的起源和进展,以及它可能的未来方向。我们提供了建模如何支持方法和理论发展的示例,通过揭示理论中的差距并指出需要进一步实验研究的领域,从而获得新的生物学见解。总的来说,我们强调了理论方法的实用性,既可以作为预测工具来预测新实验的结果,也可以作为解释工具来阐明实验数据背后的自然过程。我们讨论了从 1950 年代到今天的定量噬菌体 lambda 建模的起源和进展,以及它可能的未来方向。我们提供了建模如何支持方法和理论发展的示例,通过揭示理论中的差距并指出需要进一步实验研究的领域,从而获得新的生物学见解。总的来说,我们强调了理论方法的实用性,既可以作为预测工具来预测新实验的结果,也可以作为解释工具来阐明实验数据背后的自然过程。我们讨论了从 1950 年代到今天的定量噬菌体 lambda 建模的起源和进展,以及它可能的未来方向。我们提供了建模如何支持方法和理论发展的示例,通过揭示理论中的差距并指出需要进一步实验研究的领域,从而获得新的生物学见解。总的来说,我们强调了理论方法的实用性,既可以作为预测工具来预测新实验的结果,也可以作为解释工具来阐明实验数据背后的自然过程。

更新日期:2021-05-07
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