El consorcio de la investigación desarrolla el primer modelo de ordenador 3D de procesos metabólicos

Un consorcio internacional de la investigación desarrollado, con la implicación importante del centro de Luxemburgo para los científicos de la biomedecina de los sistemas (LCSB), el primer modelo de ordenador para incluir 3D en la representación de procesos metabólicos humanos.

Con este fin, los investigadores integraron las estructuras tridimensionales sobre de 4.000 productos metabólicos, o los metabilitos como los conocen, y casi 13.000 proteínas en un modelo de ordenador existente. También agregaron un volumen enorme de información genética y química al modelo en el cual la simulación se ejecuta. El nombre de esta nueva herramienta computarizada, que se ha puesto a disposición la comunidad de investigación biomédica recientemente, es Recon3D. Los resultados de los investigadores en Recon3D aparecen en la biotecnología de la naturaleza del gorrón (doi: 10.1038/nbt.4072).

La importancia de modelos de ordenador científicos continúa aumentar. Hacen el conocimiento existente tangible y de tal modo los científicos de la ayuda para formular y para trabajar exacto en problemas apuntados en la investigación. Para crear tales modelos, los investigadores analizan todas las publicaciones y bases de datos que pueden encontrar en un tema e introducir esta información en su modelo.

La investigación humana del metabolismo es un ejemplo, como profesor Ines Thiele, culata de cilindro del grupo molecular de la fisiología de los sistemas en el LCSB de la universidad de Luxemburgo y una persona del ATRAER del fondo de investigación nacional de Luxemburgo (FNR), dice: “Para el precursor de Recon3D, 2 renovados, las personas grandes de los grupos de investigación en diversos campos agregaron un volumen de datos enorme sobre el genoma, las actividades metabólicas químicas y las propiedades fisiológicas del organismo humano.” Esta base de los datos ahora se ha desplegado considerablemente con todo otra vez para Recon3D, partes de Thiele.

Modelo de ordenador de procesos metabólicos humanos

Cuál es único sobre el nuevo modelo de ordenador, sin embargo, es los datos estructurales tridimensionales integrados de proteínas y de metabilitos. El Dr. Ronan Fleming, jefe del grupo de la bioquímica de los sistemas de LCSB que era responsable de integrar los datos estructurales de los metabilitos en Recon3D, dice “hasta ahora, hemos podido decir de una reacción metabólica dada que la substancia A y B gira en las substancias C y D. Ahora, nosotros sabemos exacto que los átomos cada substancia consisten en, cómo los átomos se arreglan en las materias primas y donde ésos muy los mismos átomos se puede encontrar otra vez en los productos de la reacción química.”

Para hacer esto posible, los investigadores primero tuvieron que descubrir que programa de cómputo - o algoritmo como científicos llámelo - las importaciones las estructuras tridimensionales de las moléculas lo más exacto posible de la literatura en Recon3D. Para descubrir esto, las personas de Fleming investigaron la estructura molecular de las materias primas de una serie de reacciones químicas y del lugar determinado de cada átomo después de que la reacción metabólica fuera terminada. Entonces probaron diversos algoritmos en las mismas reacciones para determinar ésos con la mejor potencia profética. Fleming denuncia “con estos resultados, nosotros podía entonces importar las estructuras muy exactas de más de 4.000 metabilitos en el modelo de ordenador.” Los colegas de Fleming de la Universidad de California en los Estados Unidos desplegaron Recon3D con datos sobre casi 13.000 estructuras de la proteína, de tal modo puenteando los campos de la investigación de la biología estructural y de la biología de sistemas.

Un modelo de ordenador desplegado disponible para todos los investigadores

“Recon3D ahora permite que estudiemos los procesos metabólicos que se ejecutan diferentemente, por ejemplo, en los pacientes de Parkinson que en gente sana, mucho mejor y con más exactitud,” Thiele resume las posibilidades que el nuevo modelo de ordenador ofrece. El Dr. Andreas Dräger del centro para la bioinformática en la universidad de Tübingen (ZBIT) la ha puesto en un formato estandardizado de modo que otros investigadores puedan utilizar el modelo para sus preguntas científicas. “Recon3D pone los asientos para crear los modelos célula-tipo-específicos que se podrían utilizar para simular la función de tejidos a través a los órganos enteros en la computador,” explica Dräger y lo continúa “podría ayudar a entender mejor la interacción entre los patógeno, tales como bacterias o virus, y el ordenador principal humano.” Fleming también agrega que, los gracias a las estructuras tridimensionales de los metabilitos y las proteínas en Recon3D, él son posibles ahora seguir, en la resolución atómica, cómo una mutación genética podría afectar al revelado de ciertas enfermedades. “Esto puede abrir las avenidas totalmente nuevas para la investigación sobre aproximaciones terapéuticas,” Fleming concluye.