بیوتکنولوژی پزشکیمهندسی متابولیک

یافتن واکنشهای مفقود در یک شبکه متابولیک با استفاده از داده های هم بیانی ژنها

مدل های مبتنی بر قید شبکه های متابولیک امروزه به طور گسترده ای در مطالعه فنوتیپ های سلولی مورد استفاده قرار گرفته اند. کاربرد نسبتا ساده و در عین حال موثر این مدلها در مهندسی متابولیک، زیست پزشکی و زمینه های دیگر موجب شده است در سال های اخیر چنین مدلهایی مورد اقبال فراوان قرار گیرند. با این حال، یکی از چالش های چنین مدلهایی عدم وجود دانش کافی در مورد واکنشهای موجود در متابولیسم سلولی است، به گونه ای که حتی برای ساده ترین موجودات مدل، مانند اشریشیا کلای، هنوز هم حفره هایی در مدل مسیرهای متابولیک این موجودات وجود دارد.


وجود چنین حفره هایی باعث می شود نتایجی که از این مدلها بدست می آید لزوما در انطباق با داده های واقعی آزمایشگاهی نباشد. بدین ترتیب، پژوهشهای فراوانی به این موضوع پرداخته اند که چگونه می توان از این عدم انطباق برای یافتن حفره ها، و سپس، برای تکمیل مدلهای متابولیک استفاده کرد. در مطالعه حاضر که توسط محققان دانشگاه تهران صورت گرفته است، برای نخستین بار از داده های هم بیانی ژنها برای تکمیل شبکه های متابولیک استفاده شده است.

فرض کنید دو آنزیم مسئول کاتالیز دو واکنش متوالی در یک مسیر خطی متابولیک هستند. می توان انتظار داشت که میزان بیان این دو آنزیم، و به تبع آن، میزان بیان رونوشت های مرتبط با این دو آنزیم، رابطه همبستگی مثبت داشته باشند. به عبارت دیگر، اگر مسیر به فعالیت بیشتری نیاز داشته باشد، رونوشت های مربوط به هر دو آنزیم باید بیان بیشتری پیدا کنند. حال، اگر چنین همبستگی مثبتی بین میزان بیان این دو آنزیم وجود نداشته باشد، محتمل است که این مسیر در واقع یک مسیر خطی نباشد، بلکه انشعابی در آن وجود داشته باشد که باعث می شود بیان ژنها همبستگی مثبت نداشته باشند.

در پژوهش حاضر نشان داده شده است که روش پیشنهادی برای یافتن مسیرهای انشعابی، در یافتن واکنشهای مفقود در شبکه متابولیک، و در نتیجه در یافتن و تکمیل حفره های شبکه، بسیار موثر عمل می کند. در مقایسه با سایر روشها، این روش اولا متکی بر داده های عمومی تری است، بطوری که برای تکمیل شبکه متابولیک فقط به داده های بیان ژن نیاز است که برای اغلب موجودات زنده به راحتی قابل بدست آوردن است. ثانیا، واکنشهایی که توسط این روش کشف می شوند همپوشانی ناچیزی با نتایج روشهای دیگر دارند، که اهمیت روش حاضر را دوچندان می کند. بدین ترتیب می توان با استفاده از این روش، مدلهایی بدست آورد که فنوتیپ های متابولیک سلول را دقیق تر از مدلهای فعلی پیش بینی می کنند.

Journal: Scientific Reports
Impact factor: 5.228

لینک مقاله

برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن