středa 21. listopadu 2012

Matematický model komunikace bílkovin


Vědecký tým z University of Cambridge vytvořil v roce 2005 matematický model interakcí bílkovin v buňkách. Na modelu je jasně vidět, že bílkoviny jsou způsobilé k vykonávání základních funkcí binární logiky. Tento typ binární logiky zcela přirozeně pracuje i v bakterii E.coli.
Tajemství dalšího typu biopočítače je tedy odhaleno? Je to komplet bílkovin, jejíž stav může být změněn připojením regulujícího ligandu (látka, která se specificky a vratně váže například právě na bílkoviny). Ligand zde slouží jako hlavní chemické "hradlo", zpracovávající buňkami vysílané signály. Jedná se také o bílkovinu, která se váže pouze s určitým tím "svým" receptorem buňky a v důsledku této chemické vazby se mění struktura onoho receptoru.
Propočty dokázaly, že síť buněčných bílkovin, vzájemně mezi sebou působících, díky důslednému přiřazování různých ligandů, může realizovat logické operandy (+, -, AND, OR, NOT).
U řady bílkovin stav "nečinnosti" a "aktivity" ( 0 a 1) závisí na koncentraci specifických molekul - regulátorů na dvou různých vchodech. Chemicky seřízenou úrovní energetické vazby mohou biologové měnit citlivost bílkovin - tedy logiku součinnosti se sousedy. Skupiny bílkovin takto mohou sestavit jednoduchý procesor, který přijímá řešení v závislosti na tom, jestli je zvýšená koncentrace ligandů na jednom nebo druhém vchodě.

Vše se zdá tak jednoduché, jenže není a cesta k fungujícímu biopočítači zatím nemá konce.


Napadla mě jedna možná bláznivá vize.

V časopise Discover (7/2005) byl publikován článek o zákeřné baktérii Enterococcus faecalis U virulentního kmene tohoto enterokoka bylo zjištěno, že používá svůj specifický "sonar", jeho pomocí "vidí" blížící se buňky jiných mikroorganismů. Je tak varován a při setkání ihned vypustí jed a vetřelce zničí.
Záhadu spouštěcího mechanismu, který vede k vypuštění toxinu vyřešil Michael S.Gilmore na katedře očního lékařství z Harvard University. Profesor zjistil, že enterokok neustále vyrábí dva druhy molekul, jedny malé a druhé velké. Není-li v okolí enterokoka žádná cizí baktérie, oba druhy molekul se drží u sebe a pomalu odplouvají do prostředí. Objeví-li se ale cizí baktérie, velké molekuly se na ni přichytí a malé molekuly se samotné vrátí zpátky k enterokokovi. Ten z jejich návratu získal informaci, že v okolí je cizí mikroorganismus a vypustí proti němu jed.
Dr. Gilmore vidí v tomto mechanismu naději, jak se před enterokokem ubránit: Zablokováním malé molekuly by se mohlo předejít uvolňování toxinu. A mě jen tak při čtení napadlo, že tato podivuhodná enterokokova vlastnost by také možná šla využít k sestrojení biopočítače - základní polohy 0 a1 by se vytvořily zablokováním oné malé molekuly a následným vypuštěním nebo nevypuštěním jedu.

Žádné komentáře:

Okomentovat