به گفته دکتر آرائوجو از دانشگاه فناوری کوئینزلند ، نتایج تحقیق آنها طرحی را برای ایجاد شبکه های سیگنالی بیوشیمیایی که قادر به تطبیق با تمام اشکال حیات و طراحی سیستمهای بیولوژیکی مصنوعی هستند، ارائه میکند.
به گزارش تکناک، دکتر آراوجو در این رابطه گفت: مطالعه ما فرآیندی به نام سازگاری قدرتمند کامل (RPA) را در نظر میگیرد که به موجب آن سیستمهای بیولوژیکی، از سلولهای منفرد گرفته تا موجودات کامل، مولکولهای مهم را علیرغم بمباران مداوم اختلالات در سیستم در محدوده غلظت های باریک حفظ میکنند.
تا به حال، هیچ کس روشی کلی برای توضیح این که چگونه این فرآیند حیاتی در سطح مولکولی از طریق شبکه های سیگنالی بیوشیمیایی وسیع و اغلب بسیار پیچیده میان انواع مختلف مولکولها، (عمدتاً پروتئینها) سازماندهی میشد، نداشت. ما اکنون این مشکل را با کشف اصول طراحی اساسی در سطح مولکولی که همه اشکال پیچیدگی بیولوژیکی را در ساختارهای واکنش شیمیایی سازماندهی میکند، حل کردهایم.
دکتر آرائوجو گفت که آنها دریافتهاند که مجموعهای از مولکولهای متقابل در سیستمهای زنده نمیتوانند به سادگی سیگنالهای بیوشیمیایی را انتقال دهند، بلکه آنها باید محاسباتی روی این سیگنالها انجام دهند.
این برهمکنشهای پیچیده بین مولکولی باید نوع خاصی از مقررات را اجرا کنند که به عنوان کنترل یکپارچه شناخته میشود. این استراتژی طراحی تقریباً یک قرن است که برای مهندسان شناخته شده است.
با این حال، شبکه های سیگنالی بیوشیمیایی در طبیعت بسیار متفاوت هستند، زیرا برای تکیه بر تعاملات فیزیکی بین مولکولهای مجزا تکامل یافتهاند. بنابراین، راهحلهای طبیعت از طریق مجموعههای قابل توجه و بسیار پیچیده از تعاملات، بدون اجزای محاسباتی یکپارچه طراحیشده خاص مهندسی، و اغلب بدون حلقههای بازخورد، عمل میکنند.
ما نشان میدهیم که ساختارهای شبکه مولکولی از شکلی از کنترل انتگرال استفاده میکنند که در آن انتگرالهای مستقل متعدد، که هر یک ساختار بسیار ویژه و سادهای دارند، میتوانند با یکدیگر همکاری کنند تا ظرفیت انطباق با مولکولهای خاص را ایجاد کنند.
با استفاده از یک الگوریتم جبری بر اساس این یافته، ما توانسته ایم وجود انتگرال های تعبیه شده را در شبکه های سیگنالی بیوشیمیایی مهم بیولوژیکی نشان دهیم که توانایی آنها برای نشان دادن سازگاری، هرگز با هیچ روش سیستماتیک قابل توضیح نبود.
پروفسور لیوتا گفت که تلاش برای کشف اصول طراحی اساسی شبکه های سیگنالی بیوشیمیایی در سراسر طبیعت یکی از مهم ترین و گسترده ترین چالش های بزرگ در علوم زیستی است.
بر اساس این تحقیقات جدید،شبکه های سیگنالی بیوشیمیایی RPA در حال حاضر به عنوان یک پاسخ بیولوژیکی کلیدی که اکنون یک چارچوب توضیحی جهانی برای آن وجود دارد، به حساب می آید.
این چارچوبی است که ضوابط طراحی سختگیرانه و خدشه ناپذیری را بر شبکههای بزرگ و پیچیده اتفاقی تحمیل میکند و اکنون ظرافتهای برهمکنشهای بین مولکولی پیچیده را در مقیاس ریز شبکه نشان میدهد.
در سطح عملی، این کشف میتواند رویکردی کاملاً تازه برای مقابله با چالشهای بزرگ در پزشکی مانند مقاومت به داروهای سرطان، اعتیاد و بیماریهای خودایمنی ارائه دهد.
