O consórcio da pesquisa desenvolve o primeiro modelo de computador 3D de processos metabólicos

Um consórcio internacional da pesquisa desenvolvido, com participação significativa do centro de Luxemburgo para cientistas da biomedicina dos sistemas (LCSB), o primeiro modelo de computador para incluir 3D na representação de processos metabólicos humanos.

Com tal fim, os pesquisadores integraram as estruturas tridimensionais sobre de 4.000 produtos metabólicos, ou metabolitos como são conhecidos, e quase 13.000 proteínas em um modelo de computador existente. Igualmente adicionaram um volume enorme de informação genética e química ao modelo em que a simulação é executado. O nome desta ferramenta por computador nova, que tem sido feita disponível à comunidade de pesquisa biomedicável recentemente, é Recon3D. Os resultados dos pesquisadores em Recon3D aparecem na biotecnologia da natureza do jornal (doi: 10.1038/nbt.4072).

A importância de modelos de computador científico continua a aumentar. Fazem o conhecimento existente real e cientistas da ajuda para formular desse modo e trabalhar exactamente em problemas visados na pesquisa. Para criar tais modelos, os pesquisadores analisam todas as publicações e bases de dados que podem encontrar em um assunto e alimentar esta informação em seu modelo.

A pesquisa humana do metabolismo é um exemplo, como o prof. Ines Thiele, cabeça do grupo molecular da fisiologia dos sistemas no LCSB da universidade de Luxemburgo e um companheiro da ATRACÇÃO do fundo de pesquisa nacional de Luxemburgo (FNR), diz: “Para o antecessor de Recon3D, 2 Recon, uma grande equipe dos grupos de investigação em campos diferentes agregou um volume de dados enorme no genoma, nas actividades metabólicas químicas e nas propriedades fisiológicos do organismo humano.” Esta base dos dados foi expandida agora consideravelmente contudo outra vez para Recon3D, relatórios de Thiele.

Modelo de computador de processos metabólicos humanos

O que é original sobre o modelo de computador novo, contudo, é os dados estruturais tridimensionais integrados das proteínas e dos metabolitos. O Dr. Ronan Fleming, cabeça do grupo da bioquímica dos sistemas de LCSB que era responsável para integrar os dados estruturais dos metabolitos em Recon3D, diz “até agora, nós pudemos dizer de uma reacção metabólica dada que a substância A e B transforma nas substâncias C e D. Agora, nós sabemos precisamente em que os átomos cada substância consistem, como os átomos são arranjados nos materiais começar e onde aqueles muito os mesmos átomos pode ser encontrado outra vez nos produtos da reacção química.”

Para tornar este possível, os pesquisadores primeiramente tiveram que encontrar que programa computacional - ou algoritmo como cientistas o chame - importações as estruturas tridimensionais das moléculas o mais exactamente da literatura em Recon3D. Para encontrar esta, a equipe de Fleming pesquisou a estrutura molecular dos materiais começar de uma série de reacções químicas e do lugar determinado de cada único átomo depois que a reacção metabólica foi terminada. Testaram então vários algoritmos nas mesmas reacções para identificar aqueles com a melhor potência com carácter de previsão. Fleming relata “com estes resultados, nós podia então importar estruturas muito exactas de mais de 4.000 metabolitos no modelo de computador.” Os colegas de Fleming da Universidade da California nos Estados Unidos expandiram Recon3D com dados em quase 13.000 estruturas da proteína, construindo uma ponte sobre desse modo os campos da pesquisa da biologia estrutural e da biologia de sistemas.

Um modelo de computador expandido disponível a todos os pesquisadores

“Recon3D permite agora que nós estudem os processos metabólicos que são executado diferentemente, por exemplo, nos pacientes de Parkinson do que em povos saudáveis, muito melhor e com mais precisão,” Thiele resume as possibilidades que o modelo de computador novo oferece. O Dr. Andreas Dräger do centro para a bioinformática na universidade de Tübingen (ZBIT) pô-la em um formato estandardizado de modo que outros pesquisadores pudessem usar o modelo para suas perguntas científicas. “Recon3D coloca as fundações para criar os modelos pilha-tipo-específicos que poderiam ser usados para simular completamente a função dos tecidos aos órgãos inteiros no computador,” explica Dräger e continua-o “poderia ajudar a compreender melhor a interacção entre os micróbios patogénicos, tais como as bactérias ou os vírus, e o anfitrião humano.” Fleming igualmente adiciona que, os agradecimentos às estruturas tridimensionais dos metabolitos e as proteínas em Recon3D, ele são agora possíveis para seguir, na definição atômica, como uma mutação genética poderia afectar a revelação de determinadas doenças. “Isto pode abrir avenidas inteiramente novas para a pesquisa sobre aproximações terapêuticas,” Fleming conclui.