本月发表在BMC Systems Biology期刊上的一项研究详细介绍了一种名为corsoFBA的计算方法。FBA代表通量平衡分析,该程序预测内部细胞通量 - 细胞处理和储存能量的速率 - 研究人员称之为次优增长有信誉的快彩平台。

该研究的最终目标是发现包括人类在内的生物如何适应不断变化的环境,包括身体在运动时的反应。

该方法快开彩种齐全的网址允许研究人员模拟代谢途径,所有生物细胞中化学反应链如何在某些条件存在或不存在下作出反应,如氧气的可用性或环境的酸度。它通过测量细胞如何花有信誉的快彩平台费其固定的能量资源 - 蛋白质成本 - 来保持多个途径中的通量。

这项工作源于一位赖斯研究生的思想和才能,他们花了数年时间训练他的身体以获得绝对最佳的表现。安德烈·舒尔茨(AndréSchultz)是巴西国家游泳队的前成员,他与密歇根大学的奥运传奇人物迈克尔·菲尔普斯一起训练。作为一名本科生,他将自己的时间分为竞技游泳和学术,特别是他对数学的热爱。

在莱斯,他是生物工程学的学生和共同作者Amina Qutub,舒尔茨将注意力转向生物物理学,特别是代谢途径的数学模型。

作为一名优秀的游泳运动员,舒尔茨在高海拔地区训练,通过呼唤自己的代谢途径进行调整来最大化他的耐力。在缺氧环境中,训练海拔6,000至7,000英尺的运动员可以暂时增加红细胞计数并改变肌肉新陈代谢,从而有利于他们在接近海平面的表现。

Qutub实验室在Rice的生物科学研究合作中的一个重点是研究缺氧或氧饥饿及其对生物系统的影响。该实验室通过计算机模型和实验研究分子信号通路,了解它们如何影响人体对氧气的反应以及如何操纵通路。目标是治疗中风和神经退行性疾病,阻止癌症进展 - 并了解有机体如何适应其环境。

20世纪80年代开发的标准计算机模型,如通量平衡分析,研究代谢途径的最佳性能,但Schultz表示它们并未显示出全局。

“通量平衡分析适用于优化,它可以很好地与微生物配合使用,这是大多数分析应用的地方,”他说。“当你模拟细菌的生长 - 例如大肠杆菌 - 可以安全地假设细菌试图尽可能地生长。但如果你看一下肌肉,它的细胞并不总是尽可能多地移动,”舒尔茨说。“你并不总是使用最大的力量。快开彩种齐全的网址因此,能够看到系统在次优水平下所做的事情是有益的。”

代谢可以采取许多途径将糖转化为能量储存三磷酸腺苷或促进特有信誉的快彩平台定催化化合物的产生。舒尔茨表示,研究人员,包括加利福尼亚大学圣地亚哥分校的教授伯纳德帕尔森在今年早些时候访问莱斯期间指导他的全基因组快开彩种齐全的网址代谢重建领域的先驱,他们认为有两个因素 - 贪婪和恐惧 - 可以保持细胞的表现不利于自身利益。但他说,没有研究试图量化次优信号。

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“当细菌贪婪时,它们想要成长和繁殖,但条件可能在某些时候发生变化,它们可能必须适应,”他说。“因此,他们投入蛋白质成本并通过替代途径留下一些通量,例如,pH值突然变化,他们处于酸性或碱性环境中,或者他们不得不从葡萄糖转换为乙酸盐(产生能量)。

“这个恐惧部分让他们保持警惕并从贪婪中解脱出来,”他说。

Qutub怀疑生物对冲他们的赌注是理所当然的。她说,了解替代分子途径的秘密可以提供有关如何将它们用于患者优势的线索。

“我们的问题是,缺氧反应途径如何以允许动物适应组织和全身水平的方式与代谢相互作用?哺乳动物系统的答案是细胞不优化这些途径以实现最大增长可能,可能除了癌细胞,“库图布说。

一个直接的目标是使用舒尔茨的模型来预测人类如何适应高海拔和低海拔的低氧。“首先,我们将测试适应两种极端环境的鹿老鼠:科罗拉多山脉和死亡谷,”她说。

Schultz与实验室的合作者,内布拉斯加大学林肯分校的Jay Storz和伊利诺伊大学的Zac Cheviron一起,从低海拔和高海拔地区收集老鼠,研究他们如何成功适应他们的环境 - 正如他曾经做过的那样。

虽然校对证明研究侧重于单细胞细菌的通量,但实验室正在进行的工作将把分析扩展到哺乳动物的肌肉,肝脏和脂肪组织。“我们选择这些组织是因为它们在运动时特别重要,”库图布说。