Eine Northwestern-Universitäts-Studie hat eine überraschende Ähnlichkeit unter vier ziemlich verschiedenen Organismen gefunden.
Der einfachste Organismus, eine Bakterie, die H.-Pförtner genannt wird, verwendet die gleiche Anzahl von biochemischen Reaktionen (herum 300) als Hefe, das größte, der meiste komplexe Organismus der Gruppe, wenn er Wachstum optimiert.
Das andere überraschende Finden ist zu optimieren das, oder, neigen metabolische Aufgaben, wie Wachsen schnelle oder raffinierte Zucker zum Äthanol effizient durchzuführen, die Organismen, nur einen kleinen Bruch der biochemischen Reaktionen zu verwenden, die für sie im metabolischen Netz erhältlich sind. Weniger effizient oder suboptimal, neigt Verhalten, eine viel größere Anzahl von Reaktionen zu verwenden.
Die Ergebnisse tragen ein neues Verständnis der Wechselwirkung zwischen metabolischer Netzaktivität und biologischer Funktion bei und zeigen an, dass es ein allgemeines Verhalten gibt, das für verschiedene Organismen geläufig ist.
Die Forschung wurde von Adilson E. Motter, Assistenzprofessor von Physik und von Astronomie in Nordwestlichem Weinberg-College von Künsten und von Wissenschaften geführt; die Studie wird am Freitag, den 5. Dezember, durch die ComputerBiologie Zapfen PLoS, ein freier Zugang, der Onlinezapfen veröffentlicht, der durch die Öffentliche Bibliothek der Wissenschaft veröffentlicht wird.
Motters Mitarbeiter und Mitverfasser des Papiers, betitelt „die Spontane Reaktion, die in der Metabolischen Optimierung Zum Schweigen Bringt,“ sind Takashi Nishikawa, früher ein Gastdozent an Nordwestlichem, jetzt von Clarkson-Universität und von Natali Gulbahce, der Nordöstlichen Universität und des Krebs-Instituts Danas Farber.
Wenig bekannt über, was die Einzelteile der Zelle in Bezug auf den ganzen Organismus tun. Diese neuen Ergebnisse -- dass viele der Teile oder chemische Reaktionen, spontan abgeschaltet werden, damit die Zelle optimal durchführt -- stellen Sie einen Bereich des Fokus zu den Wissenschaftlern zur Verfügung, die Zellverhalten steuern möchten, indem sie eine oder mehrere biochemischen Reaktionen manipulieren.
Die Kenntnisse helfen möglicherweise Forschern, genetisch Zellen auszuführen oder kranke Zellen zu behandeln. Hefe zum Beispiel wird verwendet, um Äthanol zu produzieren, also, Produktion zu erhöhen zeigt die Forschung an, wie das Abschalten einige der biochemischen Reaktionen der Zelle die Zelle erzwingen könnte, um Äthanol effizienter zu produzieren. Das Kennzeichen von Drogenzielen und die Entwicklung von neuen Therapien auch benötigen häufig manipulierende molekulare Reaktionen, ein wünschenswertes Ergebnis zu produzieren.
„Jeder Organismus ist eine sehr vielseitige chemische Fabrik,“ sagte Motter, der auch ein Bauteil des Nordwestlichen Instituts auf Komplexen Systemen ist. „Es ist klar, dass die Inaktivierung von etwas Reaktionen andere Reaktionen erzwingen kann, um aktiv zu sein. Wir möchten das spontane Abschalten der Zelle von Teilen besser verstehen, also können wir es verursachen selbst.“
Das Forschungsteam fand auch, dass, wenn eine Zelle gestört wird (wenn es eine Änderung in den erhältlichen Nährstoffen gibt, oder ein Gen abgeschaltet wird), die Anzahl von biochemischen Reaktionen es Zunahmen sofort verwendet und es in einen suboptimalen Zustand einsetzt. Die Zelle scheint für eine Weile verloren, aber andererseits passt sich sie den neuen Bedingungen an. Die Anzahl von Reaktionen verringert sich, und die Zelle geht zu einem optimalen Zustand zurück.
„Eine Reaktion wird inaktiv und startet ein Schubumkehrgitter, das andere Reaktionen inaktiv, bis Sie einige Hunderte oder sogar Tausenden der inaktiv Reaktionen haben,“ sagte Motter macht. „Dieses ist die Netzwerknachbildung von sculpting: damit das gewünschte Verhalten, spezifische Teile der Anlagen muss unterdrückt werden sich verkündet. In dieser Analogie würde der Ausdruck eines Ganzzellenlernziels nicht möglich sein, wenn er nicht für das Muster war, das geformt wurde durch die abwesenden oder inaktiv Teile in der Masse des Mobilfunknetzes.“