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        新的數(shù)學(xué)模型可以有效地模擬活細(xì)胞中酶的表達(dá)
        
			
        
				2020-01-15 15:24:47
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			  來源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        所有的生物都是由碳構(gòu)成的，而糖，例如葡萄糖，是碳的常見來源。因此，大多數(shù)細(xì)胞都擅長吃糖，它們利用酶通過一系列化學(xué)反應(yīng)來消化糖，這些化學(xué)反應(yīng)將最初的糖轉(zhuǎn)化為各種細(xì)胞成分，包括氨基酸、DNA構(gòu)建塊和脂肪。因?yàn)樗鼈儙椭@些糖代謝反應(yīng)有效地進(jìn)行，這些酶被稱為生物催化劑。
        考慮到所有酶對(duì)生命本身的重要性，科學(xué)家已經(jīng)建立了幾個(gè)數(shù)學(xué)模型來描述細(xì)胞如何利用酶來轉(zhuǎn)化糖。例如，這些模型已被成功地用于改善第二代生物燃料生產(chǎn)或識(shí)別瘧疾藥物靶標(biāo)，但它們沒有考慮到生產(chǎn)催化所有這些化學(xué)反應(yīng)的酶的代謝“成本”。
        解釋這種被稱為“表達(dá)”的現(xiàn)象是描述許多其他現(xiàn)象的關(guān)鍵，包括啤酒發(fā)酵和癌細(xì)胞的生長。但這一切首先取決于對(duì)表達(dá)機(jī)制的精確建模。
        現(xiàn)在，EPFL的Vassily Hatzimanikatis教授和他實(shí)驗(yàn)室的博士生Pierre Salvy已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，可以有效地模擬活細(xì)胞中酶的表達(dá)，以及相關(guān)的代謝成本。該模型被稱為ETFL，意為“表達(dá)和熱力學(xué)通量”，它將生物化學(xué)和熱力學(xué)——描述系統(tǒng)中能量流動(dòng)的一套物理化學(xué)定律——考慮在內(nèi)，從而得出其準(zhǔn)確性。結(jié)合優(yōu)化領(lǐng)域的數(shù)學(xué)工具，研究人員能夠大大提高模型預(yù)測的準(zhǔn)確性。
        Salvy說:“新陳代謝、表達(dá)和熱力學(xué)的結(jié)合是第一次，比以前的最先進(jìn)的模型快10到100倍，而以前的模型沒有熱力學(xué)。”
        為了進(jìn)一步提高其預(yù)測能力，ETFL模型的設(shè)計(jì)考慮了通過大量的“組學(xué)”領(lǐng)域進(jìn)行的各種測量，“組學(xué)”測量細(xì)胞的特征，如基因表達(dá)、蛋白質(zhì)譜等。
        我們的算法可以用來提高生化產(chǎn)品的產(chǎn)量，或準(zhǔn)確預(yù)測癌細(xì)胞的代謝。它還可以為個(gè)性化醫(yī)療的應(yīng)用打開大門?！?/p>			

			
          
        
			
        
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