Математическое моделирование метаболизма может стать ключом к лечению туберкулеза

Сложные метаболические процессы в бактериях, приводящие к таким смертельным заболеваниям, как туберкулез (TB), можно лучше понять с помощью математических моделей.

Ученые из Университета Суррея используют новый подход «системной биологии», чтобы понять метаболические изменения в бактерии Mycobacterium tuberculosis, которые позволяют ей десятилетиями выживать в клетках хозяина в спящем состоянии. Более полное знание этих изменений может позволить разработать новые препараты против таких «персистирующих» бактериальных клеток, что, в свою очередь, революционизирует борьбу с TB.

Классический подход к пониманию биологических функций основан на предположении, что за одну функцию в первую очередь отвечает один ген, который можно заблокировать. Этот подход привел к огромным прорывам, но менее полезен для понимания сложных функций, таких как метаболизм. В этом случае блокировка одного гена не нарушает функцию, потому что другие гены в сети могут компенсировать потерю, чтобы поддерживать эту функцию.

Профессор Джонджо Макфадден сравнивает метаболические пути в клетках с дорожной сетью Великобритании. Заблокировать одну «дорогу» (ген) часто недостаточно, так как «груз» (метаболиты) может добраться до цели другими путями.

Хорошей отправной точкой для изучения функциональных путей является математическая модель клетки, которая учитывает системные свойства всей сети, а не фокусируется на отдельных ключевых точках контроля. Микробы хорошо подходят для такого системного подхода, так как у них меньше взаимодействующих генов, что упрощает компьютерное моделирование. Кроме того, они способны точно контролировать свой рост («стационарный рост»), что является важным допущением для математических моделей.