Il consorzio della ricerca sviluppa il primo modello elaborato dal calcolatore 3D dei trattamenti metabolici

Un consorzio internazionale di ricerca sviluppato, con la partecipazione significativa del centro del Lussemburgo per gli scienziati di biomedicina dei sistemi (LCSB), il primo modello elaborato dal calcolatore per includere 3D nella rappresentazione dei trattamenti metabolici umani.

A questo scopo, i ricercatori hanno integrato le strutture tridimensionali oltre di 4.000 prodotti metabolici, o metaboliti come sono conosciuti e quasi 13.000 proteine in un modello elaborato dal calcolatore attuale. Egualmente hanno aggiunto un volume enorme di informazioni genetiche e chimiche al modello su cui la simulazione funziona. Il nome di questo nuovo strumento computerizzato, che è stato messo a disposizione della comunità di ricerca biomedica recentemente, è Recon3D. I risultati dei ricercatori su Recon3D compaiono in biotecnologia della natura del giornale (doi: 10.1038/nbt.4072).

L'importanza dei modelli elaborati dal calcolatore scientifici continua ad aumentare. Fanno funzionare la conoscenza attuale tangibile e quindi scienziati di guida per formulare ed esattamente sui problemi mirati a nella ricerca. Per creare tali modelli, i ricercatori analizzano tutti i pubblicazioni e database che possono trovare su un argomento ed inserire questi informazioni nel loro modello.

La ricerca umana del metabolismo è un esempio, come prof. Ines Thiele, testa del gruppo molecolare della fisiologia dei sistemi al LCSB dell'università di Lussemburgo e un collega di ATTRAZIONE del fondo di ricerca nazionale del Lussemburgo (FNR), dice: “Per il predecessore di Recon3D, 2 ricondizionati, un grande gruppo dei gruppi di ricerca nei campi differenti ha cumulato un volume di dati enorme sul genoma, sulle attività metaboliche chimiche e sui beni fisiologici dell'organismo umano.„ Questa base di dati ora è stata ampliata considerevolmente ancora una volta per Recon3D, rapporti di Thiele.

Modello elaborato dal calcolatore dei trattamenti metabolici umani

Che cosa è unico circa il nuovo modello elaborato dal calcolatore, tuttavia, è i dati strutturali tridimensionali integrati delle proteine e dei metaboliti. Il Dott. Ronan Fleming, testa del gruppo della biochimica dei sistemi di LCSB che era responsabile dell'integrazione dei dati strutturali dei metaboliti in Recon3D, dice finora “, abbiamo potuti dire di una reazione metabolica data che la sostanza A e B si trasforma nelle sostanze C e D. Ora, noi sappiamo precisamente di che gli atomi ogni sostanza consiste, come gli atomi sono sistemati nei prodotti base e dove quelli molto gli stessi atomi può essere trovato ancora nei prodotti della reazione chimica.„

Per permettere questo, i ricercatori in primo luogo hanno dovuto scoprire che programma di calcolo - o algoritmo come scienziati chiamilo - inclusioni le strutture tridimensionali delle molecole il più esattamente dalla letteratura in Recon3D. Per scoprire questo, il gruppo di Fleming ha ricercato la struttura molecolare dei prodotti base di una serie di reazioni chimiche e di un luogo determinato di ogni singolo atomo dopo che la reazione metabolica è stata completata. Poi hanno verificato i vari algoritmi sulle stesse reazioni per identificare quelli con la migliore potenza premonitrice. Fleming riferisce “con questi risultati, noi poteva poi includere le strutture molto accurate di più di 4.000 metaboliti nel modello elaborato dal calcolatore.„ I colleghi di Fleming dall'università di California negli Stati Uniti hanno espanto Recon3D con i dati su quasi 13.000 strutture della proteina, quindi gettanti un ponte sui campi della ricerca di biologia strutturale e di biologia di sistemi.

Un modello elaborato dal calcolatore ampliato disponibile a tutti i ricercatori

“Recon3D ora permette che noi studiamo molto meglio i trattamenti metabolici che funzionano diversamente, per esempio, nei pazienti di Parkinson che in gente in buona salute, e con più accuratezza,„ Thiele riassume le possibilità che il nuovo modello elaborato dal calcolatore offre. Il Dott. Andreas Dräger dal centro per bioinformatica all'università di Tübingen (ZBIT) la ha messa in un formato standardizzato in moda da potere usare altri ricercatori il modello per le loro domande scientifiche. “Recon3D getta le basi per la creazione dei modelli cella-tipo-specifici che potrebbero essere usati per simulare la funzione dei tessuti da parte a parte agli interi organi nel computer,„ spiega Dräger e lo continua “potrebbe contribuire a capire meglio l'interazione fra gli agenti patogeni, quali i batteri o i virus ed il host umano.„ Fleming egualmente aggiunge che, grazie alle strutture tridimensionali dei metaboliti e le proteine in Recon3D, ora è possibili per seguire, a risoluzione atomica, come una mutazione genetica potrebbe pregiudicare lo sviluppo di determinate malattie. “Questo può aprire gli assolutamente nuovi viali per la ricerca sugli approcci terapeutici,„ Fleming conclude.