Le consortium de recherches développe le premier type d'ordinateur 3D de procédés métaboliques

Un consortium international de recherches développé, avec la participation significative du centre du luxembourgeois pour des scientifiques de la biomédecine de systèmes (LCSB), le premier type d'ordinateur pour comprendre 3D dans la représentation des procédés métaboliques humains.

À cet effet, les chercheurs ont intégré les structures en trois dimensions de plus de 4.000 métabolites, ou des métabolites comme ils sont connus, et presque 13.000 protéines dans un type d'ordinateur existant. Ils ont également ajouté un énorme volume d'information génétique et chimique au modèle sur lequel la simulation fonctionne. Le nom de cet outil automatisé neuf, qui a été rendu procurable à la communauté de recherche biomédicale récent, est Recon3D. Les résultats des chercheurs sur Recon3D apparaissent en biotechnologie de nature de tourillon (doi : 10.1038/nbt.4072).

L'importance des types d'ordinateur scientifiques continue à augmenter. Ils font fonctionner la connaissance existante réelle et des scientifiques d'aide exactement pour préparer de ce fait et sur des problèmes visés dans la recherche. Pour produire de tels modèles, les chercheurs analysent toutes les publications et bases de données qu'ils peuvent trouver sur un sujet et introduire cette information dans leur modèle.

La recherche humaine de métabolisme est un exemple, comme prof. Ines Thiele, chef du groupe moléculaire de physiologie de systèmes au LCSB de l'université du Luxembourg et un camarade d'ATTIRER des fonds de recherche nationaux du luxembourgeois (FNR), dit : « Pour le prédécesseur de Recon3D, 2 reconditionnés, une grande équipe des organismes de recherche dans différents inducteurs a totalisé un énorme volume de caractéristiques sur le génome, les activités métaboliques chimiques et les propriétés physiologiques de l'organisme humain. » Cette base de caractéristiques considérablement a été maintenant augmentée encore une fois pour Recon3D, états de Thiele.

Type d'ordinateur de procédés métaboliques humains

Ce qui est seul au sujet du type d'ordinateur neuf, cependant, est les caractéristiques structurelles en trois dimensions intégrées des protéines et des métabolites. M. Ronan Fleming, chef du groupe de biochimies de systèmes de LCSB qui était responsable d'intégrer les caractéristiques structurelles des métabolites dans Recon3D, dit « jusqu'ici, nous avons pu dire d'une réaction métabolique donnée que la substance A et B se transforment en substances C et D. Maintenant, nous savons dont avec précision les atomes chaque substance se compose, comment les atomes sont arrangés dans les produits de départ et où ceux très les mêmes atomes peut être trouvé de nouveau dans les produits de la réaction chimique. »

Pour rendre ceci possible, les chercheurs ont dû découvrir la première fois qui programme de calcul - ou algorithme comme scientifiques appelez-le - des importations les structures en trois dimensions des molécules le plus exactement de la littérature dans Recon3D. Pour découvrir ceci, l'équipe de Fleming a recherché la structure moléculaire des produits de départ d'une suite de réactions chimiques et du lieu déterminé de chaque atome unique après que la réaction métabolique ait été complétée. Ils ont alors vérifié des algorithmes variés sur les mêmes réactions pour recenser ceux avec le meilleur pouvoir prévisionnel. Fleming enregistre « avec ces résultats, nous pouvaient alors importer les structures très précises de plus de 4.000 métabolites dans le type d'ordinateur. » Les collègues de Fleming de l'Université de Californie aux Etats-Unis ont augmenté Recon3D avec des caractéristiques sur presque 13.000 structures des protéines, jetant un pont sur de ce fait les inducteurs de recherches de la biologie structurelle et de la biologie de systèmes.

Un type d'ordinateur augmenté procurable à tous les chercheurs

« Recon3D nous permet maintenant d'étudier les procédés métaboliques qui fonctionnent différemment, par exemple, en patients de Parkinson que dans les personnes en bonne santé, bien mieux et avec plus d'exactitude, » Thiele résume les possibilités que le type d'ordinateur neuf offre. M. Andreas Dräger du centre pour la bio-informatique à l'université de Tübingen (ZBIT) l'a mise dans un format normalisé de sorte que d'autres chercheurs puissent employer le modèle pour leurs questions scientifiques. « Recon3D jette les fondements pour produire les modèles de cellule-type-détail qui pourraient être employés pour simuler le fonctionnement des tissus aux organes entiers dans l'ordinateur, » explique Dräger et le continue « pourrait aider à comprendre mieux l'effet entre les agents pathogènes, tels que des bactéries ou des virus, et l'hôte humain. » Fleming ajoute également que, grâce aux structures en trois dimensions des métabolites et les protéines dans Recon3D, il est maintenant possible pour suivre, à la définition atomique, comment une mutation génétique pourrait affecter le développement de certaines maladies. « Ceci peut ouvrir les horizons entièrement neufs pour la recherche sur des approches thérapeutiques, » Fleming conclut.