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Protein Synthesis Control by Means of Formal Models

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I modelli matematici rivelano le interazioni delle proteine di sintesi

Un’iniziativa finanziata dall’UE ha studiato i meccanismi cellulari coinvolti nella regolazione della sintesi proteica.

Economia digitale
Salute

Un eccesso o una carenza di una particolare proteina può portare a problemi di salute, come una mancanza di insulina, con conseguente presenza di diabete. Tuttavia, i processi biologici coinvolti nella produzione di proteine sono estremamente complessi e difficili da regolare. Il progetto FORMALBIO (Protein synthesis control by means of formal models) ha condotto uno studio dettagliato sui meccanismi base della sintesi proteica, al fine di ottimizzare la loro produzione. A livello cellulare, molti sistemi biologici comprendono un gran numero di elementi interagenti. Pertanto, gli scienziati utilizzano modelli matematici per comprendere i meccanismi alla base dei sistemi biologici. Tuttavia, ciò può risultare difficile a causa della limitata disponibilità di dati adeguati. Per affrontare questa sfida, il progetto FORMALBIO ha sviluppato nuovi strumenti matematici conosciuti come reti flessibili, per contribuire a descrivere, analizzare e controllare, i sistemi biologici poco caratterizzati. Le reti flessibili forniscono una rappresentazione grafica del sistema in esame, contenente dati provenienti da più fonti, per descrivere un unico sistema. I ricercatori hanno progettato diverse tecniche per l’analisi e il controllo di sistemi biologici, descritti in termini di reti flessibili. L’attenzione è stata posta sulla rete di interazioni coinvolte nella sintesi delle proteine nel lievito Saccharomyces cerevisiae. Questi metodi sono stati testati confrontandoli con un sistema studiato in modo approfondito il quale coinvolge il consumo di glucosio nel lievito, e con un sistema poco compreso che coinvolge l’accumulo di rame nei soggetti affetti da malattia di Wilson. L’obiettivo era quello di ottimizzare la sintesi proteica ricombinante nell’organismo, ottenendo un modello del meccanismo e la relativa analisi. Una maggiore conoscenza permetterà agli scienziati di controllare il comportamento del sistema e massimizzare la sintesi proteica ricombinante. Il lavoro del progetto FORMALBIO contribuirà a una migliore comprensione dei processi biologici a livello cellulare, consentendo così lo sviluppo di tecniche di controllo che non solo ottimizzano la sintesi proteica, ma possono anche riprogrammare il metabolismo cellulare. Questa conoscenza consentirà agli scienziati di ottimizzare la sintesi delle proteine ricombinanti per migliorare la produzione di combustibile rinnovabile e sostenibile, oppure per l’uso nei vaccini e negli strumenti diagnostici, e per i processi terapeutici.

Parole chiave

Sintesi proteica, FORMALBIO, sistemi biologici, reti flessibili, proteina ricombinante

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