Efnaskiptanet í mótun – niðurstöður í Science
Efnaskiptanet í mótun
Science, eitt virtasta tímarit heims, hefur birt niðurstöður alþjóðlegs samstarfsverkefnis sem Ines Thiele, lektor í kerfislíffræði við Háskóla Íslands tók þátt í, en þar hefur þriðju víddinni - byggingu próteina - verið bætt við efnaskiptanet lífveru. Því má líkja við að kortagerðarmenn móti fjallstinda og árfarvegi í tvívíð landakort. Þessi nýja vídd opnar nýja sýn í líffræði og þróunarfræði.
Um 50 ára skeið hafa þeir sem leita uppruna lífsins rannsakað efnaskiptanet en það eru þau efnahvörf í frumunum sem knýja starfsemi þeirra. Líffræðingar hafa fundið að efnaskipti eru áþekk í sundurleitustu lífverum, allt frá bakteríum til bláhvela, en það bendir til að þessi efnahvörf hafi erfst frá forföður lífveranna í árdaga.
Við kortlagningu á efnaskiptanetum hefur efnahvörfunum og efnum í þeim einkum verið veitt athygli en ekki formbyggingu próteinanna sem virknin byggist að miklu leyti á. Sé þessi þáttur kannaður gæti opnast leið til að rekja hvernig efnaskipti og prótein hafa breyst og þróast frá upphafi vega.
Verkefni á vegum National Institute of General Medical Sciences við Heilbrigðiststofnun Bandaríkjanna, hefur leitt til þess að formbygging þúsunda próteina hefur verið ákvörðuð og er unnt að nota þær upplýsingar til að reikna byggingu mörg þúsund próteina til viðbótar. Með þessu móti er vísindamönnum kleift að kortleggja öll prótein í efnaskiptanetum.
Í nýju rannsókninni notuðu Ines Thiele og samstarfsmenn hennar formbyggingu próteina sem ýmist fundust í tilraunum eða voru reiknuð út. Þessar formgerðir svara til allra 478 próteinanna í miðlæga efnaskiptanetinu í hitakærri örveru sem nefnist Thermotoga maritima. Sú lífvera var valin af því að hún er með tiltölulega lítið erfðamengi sem hefur að fullu verið raðgreint (og þar með auðveldara að kortleggja netkerfi efnaskiptanna) og hún á sér hvað dýpstar rætur í Eubacteria stofninum (og er því heppileg ef menn vilja fræðast betur um þróun lífsins.)
Efnaskiptanetið í T. maritima byggist á 645 efnahvörfum og 503 efnum í sjálfum efnaskiptunum og geta vísindamennirnir nú farið að skilgreina hvaða hlutverki hvert prótein gegnir í netkerfinu og glöggvað sig á hvernig ein stökkbreyting breytir hegðun kerfisins.
Ines segir að markverðasta niðurstaðan sé hve ótrúlega fá þrívíð próteinform stjórni miðlægu efnaskiptunum í T. maritima, þau gegni hvert og eitt mörgum skyldum og stundum grundvallarhlutverkum. Þessi form auki okkur skilning á því hvers vegna efnaskipti eru svo lík í öllum lífverum. Auk þess hjálpa þau okkur að skilja af hverju afbrigðin stafa.
„Við höfum náð mikilvægum áfanga en hann er bara byrjunin," segir Ines.
Hún hyggst nota nýja þrívíða efnaskiptakortið af T. maritima til að skoða leiðir til að breyta lífrænum úrgangi í vetni. Kannski má framleiða hreina orku á þann hátt. Með því að nýta formbyggingu próteina til að kortleggja efnaskiptanet í mönnum vonast hún til að leggja sitt af mörkum til lækninga sem sniðnar eru að hverjum og einum. Þar væri stuðst við reiknilíkön til að ákvarða heilsufar einstaklingsins og finna meðferð sem honum hentar.
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5947/1544
29.9.2009 14:23
