مدلسازی موثر عملکرد آنزیم ها با مدل ETFL
کربن عنصر اصلی سازندهی اجزا بدن موجودات زنده است به عنوان مثال اسکلت اصلی گلوکز که منبع اصلی تامین انرژی موجودات زنده است از کربن تشکیل شده است. بیشتر سلولها به خوبی از قندها به عنوان تغذیه میکنند و برای انجام این کار از آنزیمهای سلولی در طی واکنشهای شیمیایی برای ساخت آموینواسیدها، نوکلئوتیدها، لیپیدها و دیگر اجزا سلولی استفاده میکنند، به همین خاطر به این آنزیمها بیوکاتالیست گفته میشود.
دانشمندان با توجه به نقش آنزیمها و ضرورت وجود آنها برای بقای حیات، چندین مدل ریاضی برای توصیف چگونگی عملکرد آنزیمها ایجاد کردهاند. به عنوان مثال یکی از این مدلها با موفقیت برای تولید سوختهای زیستی نسل دوم یا شناسایی اهداف دارویی در بیماری مالاریا، استفاده شده است. اما این مدل انرژی مورد نیاز برای تولید خود آنزیم در بدن را در نظر نمیگیرد.
محاسبهی انرژی مورد نیاز برای تولید خود آنزیم برای بررسی بسیاری از پدیدهها مانند تخمیر آبجو و رشد سلولهای سرطانی بسیار مهم است و نیازمند مدلسازی دقیق است. دکتر Vassily Hatzimanikatis به همراه یکی از دانشجوهای دکتری خود به نام Pierre Salvy یک مدل محاسباتی ایجاد کردهاند که میتواند در هنگام مدلسازی انرژی مورد نیاز برای ساخت آنزیمها را هم محاسبه کند. این مدل که ETFL نامیده میشود، با در نظر گرفتن قواعد واکنشهای بیوشیمیایی و قوانین ترمودینامیک توصیف دقیقی از جریان انرژی یک پدیده ارائه میدهد. محققان با تلفیق ابزارهای مدلسازی توانستند دقت پیشبینی به دست آمده را به میزان چشم گیری بهبود بخشند.
این روش ادغامی از مدلسازی متابولیسم، بیان و ترمودینامیک سلول است که در نوع خود برای اولین بار ارائه میشود و ده تا صد برابر سریعتر از مدلهای قبلی است. برای افزایش قدرت پیشبینی مدل ETFL طیف گستردهای از سنجشها در نظرگرفته شده، این اطلاعات از تحقیقات حوزهی فناوریهای امیکس استخراج شده است.
پیر سالوی میگوید:« الگوریتم ما میتواند تولید محصولات بیوشیمیایی و پیشبینی نحوهی سوخت و ساز سلولهای سرطانی را بهبود بخشد. همچنین میتواند در تحقیقات حوزهی پزشکی شخصی نیز کاربرد داشته باشد.»
منتشر شده در 13 ژانویهی 2020 www.news-medical.net
