Wzajemna zależność między sygnalizacją insulinową a funkcjami mitochondriów
Nowe technologie profilowania zostały wykorzystane w dziedzinie biomedycyny, generując bezprecedensową ilość danych. Potrzebne są narzędzia obliczeniowe umożliwiające eksplorację danych w celu wprowadzenia informacji sieciowych do znaczących modeli. Występowanie cukrzycy typu 2 urosło do rangi epidemii. Pojawiające się dowody sugerują, że zmiany w funkcjonowaniu mitochondriów mogą wywoływać oporność na insulinę i odwrotnie – insulina ma bezpośredni wpływ na działanie mitochondriów. W celu wyjaśnienia tej zależności powstał finansowany przez UE projekt MITIN (Integration of the system models of insulin signalling and of mitochondrial function and its application in the study of complex diseases), w ramach którego zidentyfikowano mechanizmy zależności mitochondrialnej odpowiadające za rozwój insulinooporności. Konsorcjum stosowało metodologię biologii systemów i opracowało narzędzia komputerowe do badania złożonych systemów biologicznych i sieci regulacyjnych. Naukowcy opracowali ramy obliczeniowe wykorzystujące istniejącą wiedzę na temat ekspresji genów, białek lub metabolitów w sygnalizacji insulinowej i procesach zachodzących w mitochondriach. Do systemu obliczeniowego wprowadzono również dane zebrane podczas analiz transkryptomicznej i lipidomicznej przeprowadzonych w ramach projektu MITIN. Badanie procesu profilowania lipidów opierało się na zdolności insuliny i mitochondriów do modyfikowania metabolizmu lipidów oraz określenia wpływu lipidów na wrażliwość insulinową. Stworzone narzędzie komputerowe pozwoliło na powiązanie funkcji dwóch procesów, które przetestowano podczas konkretnych badań opartych na hipotezach w komórkach ssaczych, myszy i muszek Drosophila. Naukowcy przeanalizowali wpływ określonych zaburzeń szlaku sygnalizacji insulinowej na funkcje mitochondriów oraz wpływ podstawowych zaburzeń funkcji mitochondriów na sygnalizację insulinową. To narzędzie umożliwiło naukowcom symulację różnych złożonych scenariuszy metabolicznych i regulacyjnych w warunkach chorobowych oraz zidentyfikowanie zaburzeń molekularnych. Narzędzie komputerowe stworzone w ramach projektu MITIN pokazało, że scenariusze te można przełożyć na praktykę dotyczącą cukrzycy lub związanych z nią chorób. Powiązania wykryte podczas projektu MITIN przyczynią się do określenia wartościowych celów w leczeniu złożonych chorób, takich jak cukrzyca, otyłość i zespół metaboliczny.
Słowa kluczowe
Sygnalizacja insulinowa, mitochondria, cukrzyca typu 2, MITIN, ramy obliczeniowe
