Skip to main content

Protein Synthesis Control by Means of Formal Models

Article Category

Article available in the folowing languages:

Modele matematyczne odkrywają oddziaływania w obrębie syntezy białek

W ramach jednego z finansowanych przez UE projektów przyjrzano się mechanizmom komórkowym odpowiedzialnym za regulację syntezy białek.

Gospodarka cyfrowa
Zdrowie

Nadmiar lub niedobór określonych białek może doprowadzić do problemów zdrowotnych, takich jak brak insuliny skutkujący wystąpieniem cukrzycy. Jednak procesy biologiczne uczestniczące w produkcji białek są wysoce złożone, a ich regulacja nastręcza wiele trudności. Naukowcy uczestniczący w inicjatywie FORMALBIO (Protein synthesis control by means of formal models) przeprowadzili szczegółową analizę mechanizmów leżących u podstaw syntezy białek, aby zoptymalizować proces ich produkcji. Na poziomie komórkowym wiele systemów biologicznych składa się z dużej liczby elementów składowych, które wzajemnie na siebie oddziałują. Dlatego też aby zrozumieć mechanizmy stanowiące podstawę systemów biologicznych, uczeni posługują się modelami matematycznymi. Może to jednak stanowić nie lada wyzwanie ze względu na ograniczoną dostępność odpowiednich danych. W celu rozwiązania tego problemu zespół projektu FORMALBIO opracował nowe narzędzia matematyczne znane pod nazwą elastycznych sieci, które pomagają opisywać, analizować i kontrolować systemy biologiczne scharakteryzowane dotąd w niewystarczającym stopniu. Elastyczne sieci dostarczają graficznego odwzorowania badanego systemu, gromadząc dane z wielu źródeł, aby opisać pojedynczy system. Badacze zaprojektowali szereg metod analizy i kontroli systemów biologicznych opisanych za pomocą elastycznych sieci. Skoncentrowano się na sieci oddziaływań wpływających na syntezę białek u drożdży z gatunku Saccharomyces cerevisiae. Wspomniane techniki zostały przetestowane w oparciu o dokładnie przebadany system obejmujący zużycie glukozy u drożdży oraz mało znany system obejmujący gromadzenie się miedzi w organizmie pacjentów cierpiących na chorobę Wilsona. Celem prowadzonych badań była optymalizacja syntezy białek rekombinowanych w organizmie w drodze modelowania wspomnianego mechanizmu i analizy powstałego w ten sposób modelu. Pogłębienie wiedzy na ten temat pozwoli naukowcom kontrolować zachowanie układu oraz zmaksymalizować proces syntezy białek rekombinowanych. Osiągnięcia inicjatywy FORMALBIO pomogą nam lepiej zrozumieć procesy biologiczne zachodzące w obrębie komórek, umożliwiając tym samym opracowanie technik kontroli, które nie tylko zapewnią bardziej optymalną syntezę białek, lecz mogą również przeprogramować metabolizm komórkowy. Koniec końców, dzięki tej wiedzy naukowcy zoptymalizują syntezę białek rekombinowanych, aby usprawnić zrównoważoną produkcję paliw ze źródeł odnawialnych bądź z myślą o zastosowaniu w szczepionkach i narzędziach diagnostycznych, a także w obrębie metod leczenia.

Słowa kluczowe

Synteza białek, FORMALBIO, systemy biologiczne, elastyczne sieci, białko rekombinowane

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania