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研究联盟开发了第一个代谢过程的3D计算机模型

发布时间:2019-03-21 19:05:55

研究联盟开发了第一个代谢过程的3D计算机模型 2018年2月22日 卢森堡系统生物医学中心(LCSB)科学家积极参与了一个国际研究联盟,这是第一个将3D纳入人体代谢过程表现的计算机模

  研究联盟开发了第一个代谢过程的3D计算机模型

  2018年2月22日

  卢森堡系统生物医学中心(LCSB)科学家积极参与了一个国际研究联盟,这是第一个将3D纳入人体代谢过程表现的计算机模型。

  为此,研究人员将已知的超过4,000种代谢产物或代谢物的三维结构和近13,000种蛋白质整合到现有的计算机模型中。他们还为模拟运行的模型添加了大量的遗传和化学信息。这种新的基于计算机的工具的名称最近已经被生物医学研究界提供,它是Recon3D。研究人员对Recon3D的研究结果发表在Nature Biotechnology杂志上(doi:10.1038 / nbt.4072)。

  

  科学计算机模型的重要性不断增加。它们使现有知识变得切实可行,从而帮助科学家准确地制定和研究研究中的目标问题。为了创建这样的模型,研究人员分析他们可以在主题上找到的所有出版物和数据库,并将这些信息提供给他们的模型。

  人体新陈代谢研究就是一个例子,卢森堡大学LCSB分子系统生理学组主任,卢森堡国家研究基金会(FNR)的ATTRACT研究员Ines Thiele教授说:“对于前身Recon3D,Recon 2,一个由不同领域组成的大型研究小组,汇集了大量关于人体组织的基因组,化学代谢活动和生理特性的数据。 Thiele报道,Recon3D的数据基础现已再次大幅扩展。

  人体代谢过程的计算机模型

  然而,新计算机模型的独特之处在于蛋白质和代谢物的综合三维结构数据。 LCSB系统生物化学小组负责人Ronan Fleming博士负责将代谢物的结构数据整合到Recon3D中,他说:“到目前为止,我们已经能够说出物质A和B转化为物质的特定代谢反应C和D.现在,我们确切地知道每种物质由哪些原子组成,原子如何排列在起始材料中,以及在化学反应的产物中可以再次找到那些相同的原子。“

  为了实现这一目标,研究人员首先必须找出科学家称之为哪种计算程序或算法 - 从文献中最准确地将分子的三维结构导入Recon3D。为了解决这个问题,Fleming的团队研究了一系列化学反应的起始材料的分子结构,并确定了代谢反应完成后每个原子的下落。然后,他们在相同的反应中测试了各种算法,以确定具有最佳预测能力的算法。 Fleming报告说,“根据这些结果,我们能够将超过4,000种代谢物的非常精确的结构导入计算机模型中。”来自美国加利福尼亚大学的Fleming的同事用近13,000种蛋白质结构的数据扩展了Recon3D,从而弥合了结构生物学和系统生物学的研究领域。

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  “Recon3D现在允许我们研究不同的代谢过程,例如,在帕金森病患者中,而不是在健康人中,更好,更准确,” Thiele总结了新计算机模型提供的可能性。来自蒂宾根大学(ZBIT)生物信息学中心的AndreasDräger博士将其纳入标准化格式,以便其他研究人员可以将该模型用于他们的科学问题。 “Recon3D奠定了创建细胞类型特异性模型的基础,该模型可用于模拟组织对计算机中整个器官的功能”。 Dräger解释并继续说道,“它可以帮助更好地理解病原体(如细菌或病毒)与人类宿主之间的相互作用。” Fleming还补充说,由于Recon3D中代谢物和蛋白质的三维结构,现在可以在原子分辨率下遵循基因突变如何影响某些疾病的发展。 “这可以开辟治疗方法研究的全新途径,”弗莱明总结道。

  来源:HTTPS://wwwen.uni.lu/university/news/latest_news/metabolic_modelling_becomes_three_dimensional