细胞运动理想生存策略

生活中有几次当一个目标应该是表现不佳,但是新的研究莱斯大学科学家研究表明代谢及其作用在进化过程中应该寻找的迹象。

本月发表的一项研究在《BMC系统生物学细节一个名为corsoFBA的计算方法。FBA代表通量平衡分析和程序预测内部细胞通量-细胞过程的速度和储存能量,在研究人员所说的次优增长。

研究的最终目标是发现生物,包括人类,适应不断变化的环境中,包括在运动过程中身体的反应。

方法允许研究人员模型如何代谢途径,链在细胞的生物化学反应,反应在一定条件下的存在与否,如氧的可用性或酸性的环境。它通过测量细胞如何度过其固定精力充沛的资源——它的蛋白质成本——保持通量在多个路径。

工作源于思想和人才的大米研究生花了数年时间训练他的身体绝对最优性能。安德烈·舒尔茨曾是巴西国家游泳队的成员训练与奥运传奇迈克尔·菲尔普斯密歇根大学。作为一个大学生,他把时间游泳和学者之间的竞争力,特别是他对数学的热爱。

在水稻,他是一个生物专业的学生,阿米娜Qutub合著者,舒尔茨将他的注意力转向生物物理学,特别是数学模型的代谢途径。

作为一个精英运动员,舒尔茨在高海拔训练来最大化他的耐力,呼唤自己的代谢途径进行调整。在缺氧环境中,运动员训练海拔6000至7000英尺可以暂时增加红细胞计数和改变肌肉新陈代谢的方式造福他们的表现接近海平面。

Qutub实验室的一个焦点在水稻的生物科学研究协作研究缺氧或缺氧状态,它对生物系统的影响。实验室研究的分子信号通路通过计算机模型和实验,看看他们如何影响身体对氧气的反应以及途径可以操纵。目标是治疗中风和神经退行性疾病,阻止癌症进展,学习生物如何适应他们的环境。

标准的计算机模型像通量平衡分析,发达国家在1980年代,看看一个代谢途径的优化性能,但舒尔茨表示他们不显示整个画面。

“通量平衡分析是针对优化、微生物和它工作得很好,这是大多数的分析应用,”他说。“当你模拟细菌——大肠杆菌的生长,例如——它是安全的假设细菌正试图尽可能地生长。

”,但如果你看看肌肉,其细胞并不总是试图尽可能多的行动,”舒尔茨说。“你不是总是用最大的力量。所以看看系统的能力是在次优水平是有益的。”

代谢可以采取多种储能三磷酸腺苷或提示路线将糖转化为有机化合物催化的生产。舒尔茨说,讨论研究人员,包括加州大学圣地亚哥困扰Bernhard Palsson教授,全基因组广泛代谢领域的先驱重建指导他在访问大米今年早些时候,导致相信两个因素——贪婪和恐惧能保持细胞的性能不佳的好。但没有研究试图量化信号不佳,他说。

“当细菌是贪婪的,他们想要生长和繁殖,但条件可能会改变在某种程度上,他们可能会适应,”他说。蛋白质“所以他们投资成本和留一些通量备用路径的情况下,例如,pH值突然变化,它们在酸或碱环境中,或者他们不得不从葡萄糖转换到醋酸(产生能量)。

“这种恐惧使他们站岗,远离贪婪,”他说。

Qutub嫌疑人生物对冲自己的赌注是理所当然的事。学习的秘密交替分子途径可以提供线索如何使用它们来病人的优势,她说。

“我们的问题是,如何缺氧反应通路与新陈代谢的方式让动物适应组织和全身水平?答案为哺乳动物系统是细胞不优化这些通路实现的最大增长,可能除了癌症细胞,”Qutub说。

一种直接目标是使用舒尔茨的模型来预测人类如何适应高——和低空缺氧。“首先,我们将测试鹿老鼠已经适应了两个极端环境:科罗拉多山脉和死亡谷,”她说。

舒尔茨与实验室的合作者,前往大学的Jay Storz布拉斯和扎克Cheviron伊利诺伊大学,从低,高海拔地区收集小鼠来研究他们是如何成功地适应他们的环境——就像他曾经。

虽然proof-of-principal研究侧重于通量在单细胞细菌,实验室正在进行的工作将分析扩展到肌肉,在哺乳动物肝脏和脂肪组织。“我们选择这些组织因为他们在运动中尤为重要,“Qutub说。