Построение полной модели метаболизма

Ученые из нескольких исследовательских институтов впервые создали полную модель центральной метаболической сети бактерии Thermotoga maritima, включающую трехмерные структуры белков. Работа опубликована в журнале Science 18 сентября.

Ключевые достижения:

• Комплексная модель: Объединив биохимические исследования, структурную геномику и компьютерное моделирование, исследователи расшифровали структуры, функции и взаимодействия 478 белков, составляющих центральный метаболизм T. maritima.
• Сетевой масштаб: Модель включает связи этих белков с 503 уникальными метаболитами в 562 внутриклеточных и 83 внеклеточных метаболических реакциях.
• Эволюционный инсайт: Анализ показал высокую степень структурной консервативности: у 478 белков с 714 доменами обнаружено всего 182 различных фолда (складчатых структуры). Это подтверждает гипотезу, что природа повторно использует и модифицирует существующие белковые структуры для выполнения новых задач.

Значение и перспективы:

• Новый уровень моделирования: Полученные данные позволяют одновременно симулировать метаболизм на биохимическом и молекулярном уровнях.
• Широкое применение: Разработанный подход может быть использован для изучения других организмов, включая человека.
• Практическая польза: Метод потенциально поможет предсказывать как положительные, так и побочные реакции на лекарства до доклинических и клинических испытаний. Также исследование может найти применение в энергетике, например, для создания более эффективных штаммов бактерий, производящих водород.

Цитаты исследователей:

• Адам Годзик: «Мы построили настоящую трехмерную модель каждого белка в центральной метаболической системе... Это аналогично секвенированию целого генома».
• Бернхард Палссон: «Мы смогли объединить информацию из сетевой биологии и структурной биологии белков. Это сделано впервые».