Le dinamiche enzimatiche nei batteri
Il metabolismo cellulare si svolge in un ambiente complesso e dinamico in cui gli enzimi agiscono in condizioni di affollamento, con scarsa attività in acqua e pH regolato in modo relativamente costante. Il progetto NICHE (Network for integrated cellular homeostasis), finanziato dall’UE, ha studiato i meccanismi omeostatici che controllano il volume, il pH interno e le concentrazioni degli ioni della cellula. Per studiare il traffico molecolare i ricercatori hanno utilizzato microscopia ottica a super risoluzione con trasferimento fotochimico e maturazione rapida, oltre al tracciamento di molecole singole. Hanno inoltre impiegato proteine fluorescenti con fotostabilità ed elevata luminosità molecolare elevate per ottenere misurazioni di tracciatura efficienti. Le tecniche per creare modelli predittivi sono di importanza fondamentale, e NICHE ha sviluppato tecniche per prevedere gli effetti dello stress sulla trascrizione e la traduzione di gruppi di geni differenti. A tal fine gli scienziati hanno determinato il livello in tutta la cellula dell’RNA di trasporto e le sue modifiche. I ricercatori hanno inoltre sviluppato nuove tecniche basate sull’ottimizzazione, rendendo possibile una struttura ciclica di modellizzazione più efficiente, dall’inferenza del modello alla progettazione sperimentale ottimale alla valutazione dei parametri. L’analisi delle interazioni regolatorie riguardanti il potassio potrà fornire strumenti utili per l’interferenza nell’omeostasi dei patogeni. I ricercatori di NICHE hanno applicato i loro nuovi metodi di sviluppo di modelli all’omeostasi del potassio nel legame con i ligandi di Escherichia coli. Anche la creazione di diversi mutanti da parte del progetto ha favorito la comprensione del legame con i ligandi. I partner del progetto, infine, hanno realizzato un modello di crescita completo dei tumori, un modello matematico che integra varie popolazioni di tumori e di cellule stromali in vari punti del ciclo cellulare e gli effetti spaziali dei nutrienti e dei farmaci. Il modello di crescita dei tumori è stato ampliato, da un’unica massa tumorale circondata da vascolatura a cluster di cellule maligne. Un metodo fotometrico per misurare il volume dei tumori in sistemi animali ha dimostrato la realizzabilità di una telecamera a tempo di volo tridimensionale a infrarossi. In conclusione, il programma di formazione ha contribuito a migliorare le nostre conoscenze sull’omeostasi citoplasmatica, sui singoli componenti e i percorsi completi. I metodi e i dati elaborati dal progetto NICHE permetteranno di manipolare la produttività delle cellule e di ingegnerizzare nuove attività personalizzate nelle cellule in risposta alle esigenze industriali.
Parole chiave
Percorsi metabolici, NICHE, omeostasi cellulare, potassio, crescita tumorale
