Se desarrolló un consorcio de investigación internacional, con una participación significativa de los científicos del Centro de Biomedicina de Sistemas de Luxemburgo LCSB, el primer modelo de computadora que incluye 3D en la representación de procesos metabólicos humanos.
Para este fin, los investigadores integraron las estructuras tridimensionales de más de 4,000 productos metabólicos, o metabolitos como se les conoce, y casi 13,000 proteínas en un modelo informático existente. También agregaron un enorme volumen de información genética y química a lamodelo en el que se ejecuta la simulación. El nombre de esta nueva herramienta basada en computadora, que recientemente se puso a disposición de la comunidad de investigación biomédica, es Recon3D. Los resultados de los investigadores en Recon3D aparecen en la revista Biotecnología de la naturaleza .
La importancia de los modelos informáticos científicos continúa aumentando. Hacen tangible el conocimiento existente y, por lo tanto, ayudan a los científicos a formular y trabajar con precisión en problemas específicos en la investigación. Para crear tales modelos, los investigadores analizan todas las publicaciones y bases de datos que pueden encontrar en untema y alimentar esta información en su modelo.
La investigación del metabolismo humano es un ejemplo, como dice la profesora Ines Thiele, jefa del grupo de Fisiología de Sistemas Moleculares de la LCSB de la Universidad de Luxemburgo y miembro de ATTRACT del Fondo de Investigación Nacional de Luxemburgo FNR: "Para el predecesorde Recon3D, Recon 2, un gran equipo de grupos de investigación en diferentes campos reunió un enorme volumen de datos sobre el genoma, las actividades metabólicas químicas y las propiedades fisiológicas del organismo humano. "Esta base de datos se ha ampliado considerablemente una vez más para Recon3D,Thiele informa.
Modelo informático de procesos metabólicos humanos
Sin embargo, lo que es único sobre el nuevo modelo de computadora son los datos estructurales tridimensionales integrados de proteínas y metabolitos. El Dr. Ronan Fleming, jefe del grupo de Bioquímica de Sistemas LCSB que fue responsable de integrar los datos estructurales de los metabolitos en Recon3D, dice "hasta ahora, hemos podido decir de una reacción metabólica dada que las sustancias A y B se convierten en sustancias C y D. Ahora, sabemos con precisión de qué átomos consiste cada sustancia, cómo están dispuestos los átomos en los materiales de partiday donde esos mismos átomos se pueden encontrar nuevamente en los productos de la reacción química "
Para que esto sea posible, los investigadores primero tuvieron que averiguar qué programa computacional, o algoritmo, como lo llaman los científicos importa las estructuras tridimensionales de las moléculas con mayor precisión de la literatura a Recon3D. Para averiguarlo, Fleming'sEl equipo investigó la estructura molecular de los materiales de partida de una serie de reacciones químicas y determinó el paradero de cada átomo después de que se completó la reacción metabólica. Luego probaron varios algoritmos en las mismas reacciones para identificar aquellos con el mejor poder predictivo."con estos resultados, pudimos importar estructuras muy precisas de más de 4,000 metabolitos en el modelo de computadora". Los colegas de Fleming de la Universidad de California en los Estados Unidos expandieron Recon3D con datos sobre casi 13,000 estructuras de proteínas, lo que sirvió de puente para la investigacióncampos de biología estructural y biología de sistemas.
Un modelo informático ampliado disponible para todos los investigadores
"Recon3D ahora nos permite estudiar procesos metabólicos que funcionan de manera diferente, por ejemplo, en pacientes con Parkinson que en personas sanas, mucho mejor y con más precisión", Thiele resume las posibilidades que ofrece el nuevo modelo de computadora. Dr. Andreas Dräger deel Centro de Bioinformática de la Universidad de Tübingen ZBIT lo ha puesto en un formato estandarizado para que otros investigadores puedan usar el modelo para sus preguntas científicas ". Recon3D sienta las bases para crear modelos específicos de tipo celular que podrían usarse parasimula la función de los tejidos a través de órganos completos en la computadora ", explica Dräger y continúa" podría ayudar a comprender mejor la interacción entre los patógenos, como las bacterias o los virus, y el huésped humano ". Fleming también agrega que, gracias a laEstructuras tridimensionales de los metabolitos y proteínas en Recon3D, ahora es posible seguir, con resolución atómica, cómo una mutación genética podría afectar el desarrollo de ciertas enfermedades ".Esto puede abrir caminos completamente nuevos para la investigación sobre enfoques terapéuticos ", concluye Fleming.
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Materiales proporcionados por Universidad de Luxemburgo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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