Hvidt kød eller mørkt kød? Serverer big data for at tyde Thanksgiving-middag

For Virginia Tech biokemi hovedfag Cat Hayes, hertug Nguyen, og Will Stone, Tyrkiet har fået en helt ny betydning.

De tre, sammen med deres klassekammerater i almindelig biokemi, blev udfordret af Richard Helm, en lektor i College of Agriculture and Life Sciences' Institut for Biokemi, at overveje videnskaben bag Thanksgiving.

Professoren gav sine studerende mulighed for at grave i eksperimentet ved at analysere store datasæt og bruge tid i laboratoriet med avancerede instrumenter. Tager HokieBird som inspiration, eleverne gennemførte en proteinanalyse af kalkun, ser på benet, lår, og brystkød. De blev bedt om at undersøge forskellen mellem hvidt og mørkt kød ved at analysere de proteiner, der giver kalkun dens farve.

"Du kan synke meget tid i datasæt, sagde Helm. Du kan få flere spørgsmål end svar. Men det er noget mange elever ikke bliver udfordret til. Jeg ville have dem til at undersøge rigtige data fra et rigtigt eksperiment, hvor de havde det første skud på analysen."

Eleverne så på de mest essentielle proteiner, udforske proteinidentifikationer af høj kvalitet. De lærte også, hvordan man lokaliserer forurenende stoffer i kalkunprøverne for at se, hvor rent vævet var. For at forstå den numeriske forskel mellem bryst, lår, og benvævsproteiner, eleverne analyserede regneark med tusindvis af felter – en skræmmende opgave. De udviklede derefter deres egne formler, farvekodning, filtre, og andre metoder til at give dem mulighed for at se forskelle og evaluere statistisk signifikans.

"Jeg var både bange og spændt, " sagde Stone, en junior fra Springfield, Virginia. "Efter at have stirret på dataene på min computer i mindst en time, Jeg hoppede lige i vandet for at finde ud af, hvordan jeg skulle sortere det hele."

Nguyen brugte også en tavle til at plotte information, sammen med Venn-diagrammer.

Kalkuntesterne var også i stand til at få højteknologisk hjælp takket være et massespektrometer koblet til en væskekromatografienhed. Denne nyerhvervede instrumentering er i stand til at udføre meget sofistikerede analyser, viser de unge efterforskere den relative overflod af forskellige kalkunproteiner. Selvom Helm Laboratory-medlemmerne betjente maskinen, eleverne var i stand til at lære at læse data leveret af instrumentet. Maskinen hjalp dem også med at validere deres resultater.

Forskerne opdagede, at enzymer involveret i glykolyse, den metaboliske vej, der omdanner glukose til energi, var ens i kalkunlåret og -benet, og anderledes i brystet. Koncentrationerne af glykolyseproteiner i brystet var højere, fordi denne muskel bruges til flugt hos fugle, en proces, der er stærkt afhængig af glykolyse.

Lår- og benkødet indeholdt relativt mindre glykolyseprotein og flere proteiner forbundet med mitokondrier, fordi disse væv modtager større niveauer af ilt, og disse muskler bruges oftere, når kalkunen står eller bevæger sig.

Selvom deres fokus var på proteiner, eleverne analyserede også lipider i de tre kalkunvæv og fandt ud af, at lårkødslipider oxiderede hurtigere end bryst- eller benkød. Det her, ifølge Helm, kunne drive yderligere kalkunforskning, der sammenligner frosne versus friske, vild versus tam, økologisk kontra traditionel, og så videre.

"Det var rigtig sjovt, " sagde Hayes, en junior fra Plainfield, Illinois. Alle tre elever lærte, at de kan erobre skræmmende datasæt samt anvende deres biokemiske viden på rigtige data. De er også ivrige efter at se, hvilken anden forskning der kan være inspireret af deres arbejde.

Lige i tide til Thanksgiving, en delmængde af de studerendes resultater vil blive offentliggjort i BioRxiv, en gratis online arkiv- og distributionstjeneste for upublicerede fortryk inden for biovidenskab.