латам

Команда біологів та математика визначила та охарактеризувала мережу, що складається з 94 білків, які спільно регулюють накопичення жиру в дріжджах. Ця Дріжджова Білкова Мережа може дати уявлення про ожиріння людини.

Був використаний комбінований підхід генетичний, протеомічний, обчислювальний та фізіологічний аналіз визначити білкову мережу, яка регулює накопичення жиру в дріжджах (Saccharomyces cerevisiae)

"Усунення будь-якого з білків призводить до збільшення вмісту жиру в клітинах", - каже співавтор дослідження Бадер Аль-Анзі, науковий співробітник Caltech.

Висновки, докладно викладені у травневому номері журналу PLOS Обчислювальна біологія, вони припускають це дріжджі можуть служити цінним випробувальним організмом для вивчення ожиріння людини.

"Багато з ідентифікованих нами білків мають гомологи ссавців, але детальні дослідження їхньої ролі у людей викликають труднощі", - говорить Аль-Анзі.

"Дослідження ожиріння надзвичайно корисно для такої моделі одноклітинного організму, як дріжджі"

За допомогою генетичних інструментів Аль-Анзі та його науковий співробітник Патрік ARPP проведуть колекцію близько 5000 різних штамів дріжджів, де було виявлено 94 гени.

"Дріжджова клітина використовує більшу частину своєї енергії для синтезу непотрібного жиру, що в кінцевому підсумку уповільнює її ріст і розмноження", - говорить Аль-Анзі.

Коли команда проаналізувала білкові продукти генів, вони виявили, що ці білки фізично пов'язані між собою, утворюючи широку, дуже скупчену мережу всередині клітини.

Така конфігурація не може бути створена випадковим процесом, зазначає дослідження співавторів Шериф Гергес, біоінформатик з Принстонського університету. Ной Олсман, аспірант кафедри інженерних та прикладних наук Калтеха, оцінив деталі мережі та дійшов висновку, що мережа повинна сформуватися в результаті еволюційного відбору.

У людських мережах, таких як Інтернет, електромережі та соціальні мережі, найвпливовіші або критичні вузли не завжди є найбільш пов'язаними.

Команда задалася питанням, чи виявляє ця характеристика мережа зберігання жиру, а якщо ні, то чи визначено деякі інші характеристики вузлів більш критичними. Тому вони можуть запитати, чи видалення генів, що кодують найбільш важливі вузли, матиме найбільший вплив на вміст жиру.

Для вивчення цієї гіпотези, Аль-Анзі звернувся за допомогою до математика, знайомого з теорією графів, розділом математики, який враховує структуру вузлів, з'єднаних ребрами або шляхами.

Аль-Анзі згадує: "Коли я зрозумів, що мені потрібна допомога, я закрив свій ноутбук і поїхав через кампус до математичного відділу в Калтех",

"Я увійшов до єдиних дверей офісу, які були відчинені на той час, представився".
Математик Аль-Анзі знайшов того дня Крістофер Ормерод, викладач з математики. Дані Аль-Анзі викликали цікавість Ормерод.

"Мене особливо вразив той факт, що зв'язки між білками в мережі виявилися не випадковими", - говорить Ормерод, який також є співавтором дослідження. "Я підозрював, що в цій мережі відбувається щось математично цікаве".

За допомогою Ормерода команда створив комп’ютерну модель, яка пропонувала мережевий вплив дріжджового жиру Він відомий як мала світова власність. Це схоже на a соціальна мережа містять різні місцеві групи людей, яких пов’язують між собою спільні друзі, так що до будь-кого з групи можна дістатись через іншу людину через невелику кількість кроків.

За цією закономірністю ми також спостерігаємо мережеву модель, добре відому в теорії графів, що називається моделлю Ваттс-Строгац. Спочатку модель була розроблена пояснити явище кластеризації що часто спостерігається в реальних мережах, але раніше не застосовувалося до стільникових мереж.

"У мережевому аналізі центральність вузла служить a індикатор її значення для глобальної мережі ", - говорить Ормерод.

"Наша робота передбачає, що зміна білків з найвищими показниками центральності матиме більший вплив на вихід із мережі. ніж середнє", Додати.

"Це було дуже місцеве уявлення про те, як працюють клітини", - говорить Аль-Анзі. "Зараз ми усвідомлюємо, що більшість білків є частинами сигнальних мереж, які виконують певні завдання всередині клітини".

У майбутньому дослідники вважають, що їхня методика може бути застосована до білкових мереж, які контролюють інші функції клітин, такі як аномальне ділення клітин, що може призвести до раку.

"Такі типи методів можуть дозволити дослідникам визначити, які білки є найбільш важливими для вивчення, щоб зрозуміти захворювання, які виникають при порушенні цих функцій"., говорить Кай Цинн, професор біології в Caltech та провідний автор дослідження.

Автор: Al-Anzi B, Arpp P, Gerges S, Ormerod C, Olsman N, Zinn K (2015) Експериментальний та обчислювальний аналіз великої білкової мережі, яка контролює накопичення жиру, виявляє принципи проектування мережі сигналізації.