Ученые из Потсдамского университета и Института молекулярной физиологии растений Макса Планка в Гольме нашли способ разобраться, как работают биохимические сети внутри клеток. Они предложили новый подход — кинетические модули, который связывает структуру этих сетей с их динамикой. Это прорыв в системной биологии, над которым бились последние 30 лет.

Результаты опубликованы в Science Advances.

Биохимические сети — это «мозг» клетки. Они обрабатывают сигналы, превращают одни вещества в другие и обеспечивают жизнедеятельность. До сих пор их изучали в основном через структуру — какие молекулы с какими взаимодействуют. Но теперь ученые доказали: важно и как именно протекают реакции.

Кинетические модули — это участки сети, где скорость реакций особым образом связана. Они влияют на устойчивость клетки к изменениям. Если концентрация веществ остается стабильной, даже когда среда меняется, клетка выживает. Если нет — начинаются болезни.

Исследователи проанализировали 34 модели метаболизма у 26 организмов, включая дрожжи, кишечную палочку и растение Arabidopsis thaliana. Оказалось, что кинетические модули есть везде, и они работают по схожим принципам.

Теперь мы можем автоматически находить эти модули и понимать, как они влияют на устойчивость клетки, — говорит профессор Зоран Николоски. — Это поможет в биотехнологиях и медицине.

Польза исследования

• Медицина: Понимание, почему сбивается метаболизм при болезнях (например, раке или диабете).
• Биотехнологии: Ускорение создания штаммов бактерий для производства лекарств.
• Фундаментальная наука: Объяснение, как клетки адаптируются к стрессу.

Пока исследование ограничено моделями in silico (на компьютере). Нужны эксперименты на живых клетках, чтобы подтвердить, что кинетические модули работают так же в реальности.

Ранее ученые заявили, что стволовые клетки могут обхожиться без кислорода.