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Protein Synthesis Control by Means of Formal Models

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Des modèles mathématiques révèlent les interactions de la synthèse protéique

Une initiative financée par l'Union européenne a étudié les mécanismes cellulaires impliqués dans la régulation de la synthèse des protéines.

Économie numérique
Santé

L’excès ou le déficit d'une seule protéine peut entraîner des problèmes de santé comme par exemple, le manque d'insuline qui entraîne le diabète. Les processus biologiques impliqués dans la production des protéines sont, par contre, très complexes et très difficiles à réguler. Le projet FORMALBIO (Protein synthesis control by means of formal models) a mené une étude approfondie sur les mécanismes responsables de la synthèse protéique afin d'optimiser leur production. Au niveau cellulaire, de nombreux systèmes biologiques incorporent un grand nombre d'éléments qui interagissent ensemble. Les chercheurs utilisent par conséquent des modèles mathématiques afin de comprendre les mécanismes qui régulent et contrôlent ces systèmes biologiques. Cette approche peut par contre être ardue en raison de la disponibilité limitée de données adéquates. Pour relever ce défi, les partenaires du projet FORMALBIO ont développé de nouveaux outils mathématiques connus sous le nom de « réseaux flexibles » pour décrire, analyser et contrôler ces systèmes biologiques encore mal caractérisés. Les réseaux flexibles fournissent une représentation graphique d’un système contenant des données provenant de sources multiples et permet donc de le décrire comme un système unique. Les chercheurs ont conçu plusieurs techniques d'analyse et de contrôle des systèmes biologiques pouvant être décrits en termes de réseaux flexibles. L'accent a été mis sur le réseau d'interactions impliqué dans la synthèse des protéines chez Saccharomyces cerevisiae, un type bien connu de levure. Ces méthodes ont été testées par rapport à deux systèmes. Le premier, bien étudié, concerne la consommation de glucose de la levure et le deuxième, moins bien compris, qui touche l'accumulation du cuivre chez les individus souffrant de la maladie de Wilson. Les chercheurs voulaient optimiser la synthèse des protéines recombinantes en modélisant ces mécanismes pour en analyser le modèle résultant. Ces connaissances accrues permettront aux chercheurs de contrôler le comportement du système et de maximiser la synthèse des protéines recombinantes. Les travaux du projet FORMALBIO permettront ainsi d’acquérir une meilleure compréhension des processus biologiques au sein de la cellule, ce qui facilitera le développement de techniques de contrôle, non seulement pour optimiser la synthèse protéique mais aussi reprogrammer le métabolisme cellulaire. Ces connaissances faciliteront également les travaux des chercheurs sur l’optimisation de la synthèse de protéines recombinantes destinées à la production d’un carburant renouvelable et durable, la production de vaccins, d’outils diagnostic, voire de processus thérapeutiques.

Mots‑clés

Synthèse des protéines, FORMALBIO, systèmes biologiques, réseaux flexibles, protéine recombinante

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