La dynamique des enzymes chez les bactéries
Le métabolisme cellulaire se déroule dans un environnement complexe et dynamique dans lequel les enzymes fonctionnent dans des conditions de promiscuité, avec peu d'eau et un pH régulé de manière relativement constante. Le projet NICHE (Network for integrated cellular homeostasis), financé par l'UE, a étudié les mécanismes homéostatiques qui contrôlent le volume, le pH interne et les concentrations d'ions de la cellule. Les chercheurs ont utilisé la microscopie optique à super-résolution avec commutation photochimique et maturation rapide et un suivi de molécule unique pour sonder la circulation des molécules. Ils ont utilisé des protéines fluorescentes avec photostabilité élevée et grande luminosité moléculaire pour des mesures de suivi efficaces. Les techniques de modélisation prédictives sont d'une importance primordiale et NICHE a développé des techniques pour prédire les effets du stress sur la transcription et la traduction des groupes géniques différents. Pour ce faire, les scientifiques ont déterminé le niveau à l'échelle de la cellule d'ARN de transfert et ses changements. Les chercheurs ont également développé de nouvelles techniques basées sur l'optimisation. Celles-ci ont créé une boucle de construction modèle plus efficace, des inférences du modèle à une conception expérimentale optimale et à une estimation des paramètres. L'analyse des interactions réglementaires impliquant du potassium peut fournir des outils pour la perturbation de l'homéostasie dans les agents pathogènes. Les chercheurs de NICHE ont appliqué leurs nouvelles méthodes de développement du modèle à l'homéostasie du potassium dans la liaison du ligand Escherichia coli. La création de plusieurs mutants par le projet a permis d'accroître la compréhension de la liaison du ligand. Enfin, les partenaires du projet ont réalisé la construction d'un modèle global de croissance tumorale. Un modèle mathématique de croissance tumorale a intégré diverses populations de cellules tumorales et stroma dans différents points du cycle cellulaire et les effets spatiaux des nutriments et des médicaments. Le modèle de croissance tumorale s'est élargi d'une masse tumorale unique entourée par la vascularisation de groupes de cellules tumorales. Une méthode photométrique pour mesurer le volume des tumeurs dans les systèmes animaux a démontré la faisabilité d'une caméra infrarouge 3D de temps de vol. En conclusion, ce programme de formation a contribué à la compréhension de l'homéostasie cytoplasmique, ses composants individuels et toutes les voies. Les données et les méthodes NICHE permettent de manipuler la productivité des cellules et de créer de nouvelles activités adaptées dans la cellule pour les besoins industriels.
Mots‑clés
Voies métaboliques, NICHE, homéostasie cellulaire, potassium, croissance tumorale
