The simplicity of completion time distributions for common complex biochemical processes

G. Bel, B. Munsky, and I. Nemenman

Biochemical processes typically involve huge numbers of individual reversible steps, each with its own dynamical rate constants. For example, kinetic proofreading processes rely upon numerous sequential reactions in order to guarantee the precise construction of specific macromolecules. In this work, we study the transient properties of such systems and fully characterize their first passage (completion) time distributions. In particular, we provide explicit expressions for the mean and the variance of the completion time for a kinetic proofreading process and computational analyses for more complicated biochemical systems. We find that, for a wide range of parameters, as the system size grows, the completion time behavior simplifies: it becomes either deterministic or exponentially distributed, with a very narrow transition between the two regimes. In both regimes, the dynamical complexity of the full system is trivial compared to its apparent structural complexity. Similar simplicity is likely to arise in the dynamics of many complex multistep biochemical processes. Thus, these findings suggest not only that one may not be able to understand individual elementary reactions from macroscopic observations, but also that such an understanding may be unnecessary.

Keywords: completion time, …

Task 3.

1. Divide the abstract above into three parts: Introduction, Main Part and Conclusion.

2. Which verbs do the authors use to describe the subject of their work?

3. Can you say that the results of the work satisfy the authors?

Task 4. Look through the article and find out the keywords you need for writing an abstract.

Разработка простого и эффективного способа трансформации томатов с использованием agrobacterium tumefaciens

Степанова А.Ю., Воронцова Е.В., Терешонок Д.В.

Томаты – это культура, широко возделываемая в мире, нуждается в постоянном усовершенствовании качества плодов и урожая. Для получения трансгенных растений томатов применяется агробактериальная трансформация, которая в большинстве случаев нуждается в оптимизации. В нашей работе для трансформации использовали штамм Agrobacteriwn tumefaciens, который содержит вектор pGV3850 с ipt геном (изопентениладенин трансфераза – ключевой фермент биосинтеза цитокинина) под конститутивным 35S промотором вируса мозаики цветной капусты, а также селективный маркерный ген npt II для селекции растительных клеток под промотором нопалинсинтетазы.

Нами было предложено использовать в качестве эксплантов семена (патент № 2301519, заявл. 22.11.2005 г., опубл. 27.06.2007 г.). Использование семян снимает зависимость от морфогенетического потенциала растений, устраняет возможность появления сомаклональных вариантов, значительно ускоряет процедуру трансформации. Семена сорта «Медный всадник» фирмы «Биотехника» стерилизовали коммерческим отбеливателем «Белизна», который разбавляли водой в соотношении 1/2 в течение 10 минут. Предварительно пораненные семена томатов инкубировали в суточной агробактериальной культуре с добавлением экстракта из листьев табака в условиях вакуумной инфильтрации в течение 40 мин при -0,8 атм. Обработанные семена помещали на качалку на 24 часа, затем высаживали на твердую питательную среду, содержащую 1/2 норму солей по Мура-сиге-Скугу, на которой их проращивали в течение 2-х дней, после чего проростки помещали на среду с антибиотиками: канамицином – 200 мг/л, и цефотаксимом – 500 мг/л, где их выдерживали не менее 10-14 дней. Использование большой дозы канамицина способствовало быстрому элиминированию чувствительных к канамицину растений. Полностью сформированные растения высаживали в почву. Для подтверждения встраивания чужеродного гена проводили ПЦР анализ ДНК, выделенной из листьев канамицин-устойчивых двухмесячных растений с праймерами к промотору 35S и к целевому гену ipt, 8 из 14 растений показали наличие и промотора, и гена. Процент трансформации составил 8%. В потомстве T1, полученном от самоопыления растений Т0, показано наследование (методом ПЦР) и экспрессия введенных генов методом ОТ-ПЦР.

Как видно из приведенных данных, благодаря отсутствию в составе среды дорогостоящих компонентов, таких как гормоны, витамины, и простоте процедуры трансформации метод является недорогим и привлекательным для дальнейшего использования.

Task 5. Match the words and phrases with the highlighted equivalents in the article above.

Agrobacterium culture; progeny; fruits; cefotaxime; strain; gene; seeds; water solution; target; wounded seeds; medium; plantlets; kanamycin; high concentration; yield; quick elimination; grown up plants; soil; integration of foreign gene; shaker; promoter; inheritance; crop; expression of introduced genes; vacuum infiltration.

Task 6. Match the equivalents.

1. широко возделываемая	a) under the nopaline synthase promoter
2. трансгенные растения томатов	b) to be incubated
3. изопентениладенин трансфераза – ключевой фермент биосинтеза цитокинина	c) medium for germination
4. селективный маркерный ген	d) to confirm
5. под промотором нопалинсинтетазы	e) transgenic tomato plants
6.стерилизовать	f) to carry out a PCR analysis of DNA
7. инкубировать	g) to be sterilized
8. высаживать на / в	h) to extract from
9. среда для проращивания	i) to reveal
10.способствовать	j) widely cultivated
11. подтверждать	k) selective gene
12. проводить ПЦР анализ ДНК	l) to be self-pollinated
13. выделять из	m) to transfer on / into
14. показывать, отражать	n) to simplify the procedure
15. самоопыляться	o) to promote
16. упростить процедуру	p) isopentenyladenine transferase, the key enzyme of the cytokinin biosynthesis

Task 7. Put the parts of the English sentences into correct order.

1. Для получения трансгенных растений томатов применяется агробактериальная трансформация.

for obtaining / transgenic tomato plant / is used / the Agrobacterium-mediated method

2. В нашей работе для трансформации мы использовали штамм Agrobacteriwn tumefaciens.

in our work / for transformation / we used Agrobacterium tumefaciens strain

3. Нами было предложено использовать в качестве эксплантов семена.

We suggested / as initial explants / using seeds

4. Предварительно пораненные семена томатов инкубировали в суточной агробактериальной культуре.

wounded seeds / with overnight Agrobacterium culture / previously / were incubated

5. Затем семена помещали на качалку на 24 часа.

for 24 hours / then / were placed / the seeds / to the shaker

6. Для подтверждения встраивания чужеродного гена проводили ПЦР анализ ДНК.

a PCR analysis of DNA / to confirm integration / we carried out / of foreign genes

7. Процент трансформации составил 8%.

8 % / the transformation / was about / frequency

8. Таким образом, наш метод позволил упростить процедуру трансформации томатов и получить трансгенные растения.

the method / thus / allowed to simplify / transformation / the procedure of tomato / transgenic tomato plants / and to obtain

Task 8. Find out which keywords you need for writing an abstract to the article «Разработка простого и эффективного способа трансформации томатов с использованием Acrobacterium Tumefaciens». Complete the abstract below. Use not more than 100-150 words.