Un nuevo artículo publicado recientemente en el Revista de Biología Molecular muestra cómo los avances en biología molecular y ciencias de la computación en todo el mundo pronto pueden conducir a un modelo tridimensional de una célula, la unidad fundamental de la vida.
Según los autores, el desarrollo podría anunciar una nueva era para la investigación biológica, la ciencia médica y la salud humana y animal.
"Las células son la base de la vida", dijo Ilya Vakser, profesor de biología computacional y biociencias moleculares y director del Centro de Biología Computacional de la Universidad de Kansas, uno de los coautores del artículo. "Recientemente, ha habidotremendo progreso en el modelado biomolecular y avances en la comprensión de la vida a nivel molecular. Ahora, el enfoque está cambiando a sistemas más grandes, hasta el nivel de toda la célula. Estamos tratando de capturar este desarrollo emergente en la biología estructural computacional,que es el cambio tectónico de modelar procesos biomoleculares individuales a modelar la célula completa "
El estudio, titulado "Desafíos en los enfoques estructurales para el modelado celular", examina una gama de metodologías que se unen a la marcha hacia una célula 3D simulada completa, incluidos los estudios de redes biológicas, la construcción automatizada de modelos de células 3D con experimentosdatos, modelado de complejos de proteínas, predicción de interacciones de proteínas, efectos termodinámicos y cinéticos del modelado de membranas celulares y modelado de cromosomas.
"Muchas técnicas que se requieren para esto ya están disponibles, es solo una cuestión de ponerlas todas juntas en una estrategia coherente para abordar este problema", dijo Vakser. "Es difícil porque apenas comenzamos a entenderlos principales mecanismos de la vida a nivel molecular: parece extremadamente complicado pero factible, por lo que nos estamos moviendo muy rápido, no solo en nuestra capacidad de comprender cómo funciona a nivel molecular sino también de modelarlo ".
Si bien la mayoría de estas técnicas se desarrollan por separado, los autores dicen que consideradas juntas representan un impulso hacia adelante que podría proporcionar una mejor "comprensión básica de la vida a nivel molecular y conducir a aplicaciones importantes en biología y medicina".
"Hay dos beneficios principales", dijo Vakser. "Uno es nuestra comprensión fundamental de cómo funciona una célula. No puede afirmar que comprende un fenómeno si no puede modelarlo. Así que esto nos da una idea de los fundamentos básicosde la vida a escala de una célula entera. Desde el punto de vista práctico, nos dará una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes de las enfermedades y también la capacidad de comprender los mecanismos de acción de los medicamentos, lo que será un gran impulso para nuestros esfuerzos en el uso de drogasdiseño. Nos ayudará a crear mejores candidatos a medicamentos, lo que potencialmente acortará el camino hacia nuevos medicamentos ".
Como ejemplo, el investigador de KU dijo que un modelo de células moleculares tridimensionales en funcionamiento podría ayudar a reemplazar o aumentar las fases de los protocolos de desarrollo de medicamentos costosos y largos que se requieren hoy para llevar las terapias farmacológicas del banco de los científicos al mercado.
Vakser dijo que las facetas de la investigación que podrían conducir a una célula simulada por computadora están en diferentes niveles de refinamiento.
"Hemos avanzado en nuestra capacidad para modelar interacciones de proteínas", dijo. "El desafío es ponerlo en el contexto de la célula, que es un medio densamente poblado de diferentes proteínas y otras estructuras biomoleculares.La transición de una solución diluida a un entorno realista encontrado en la célula es probablemente el mayor desafío al que nos enfrentamos en este momento ".
Mientras que modelar células humanas más complejas podría estar en la agenda pronto, Vakser dijo que, por el momento, los esfuerzos de investigación se centrarán en modelar organismos unicelulares simples.
"Buscamos la célula más simple posible. Hay pequeñas células procariotas, que involucran un conjunto minimalista de elementos que son mucho más simples que las células más grandes y complicadas en los mamíferos, incluidos los humanos", dijo. "Estamos tratando deprimero nos cortamos los dientes con los organismos celulares más pequeños posibles, luego los extrapolaremos en células más complicadas "
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Materiales proporcionado por Universidad de Kansas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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