Il dott. Araujo, della QUT School of Mathematical Sciences, ha affermato che i risultati della ricerca rappresentano un modello per reti di segnalazione capaci di adattamento in tutti i domini della vita e per la progettazione di biosistemi sintetici.
“Il nostro studio prende in considerazione un processo chiamato robusto adattamento perfetto (RPA) in base al quale i sistemi biologici, dalle singole cellule a interi organismi, mantengono molecole importanti entro intervalli di concentrazione ristretti nonostante siano continuamente bombardati da disturbi del sistema”, ha affermato il dott. Araujo.
“Fino ad ora, nessuno aveva un modo generale per spiegare come questo processo vitale fosse orchestrato a livello molecolare attraverso le reti vaste, complesse, spesso molto intricate di reazioni chimiche tra diversi tipi di molecole, principalmente proteine.
“Ora abbiamo risolto questo problema, avendo scoperto principi fondamentali di progettazione a livello molecolare che organizzano tutte le forme di complessità biologica in strutture di reazione chimica che promuovono la robustezza e, in definitiva, la sopravvivenza”.
Il dott. Araujo ha affermato di aver scoperto che le raccolte di molecole interagenti nei sistemi viventi non possono semplicemente “trasmettere” segnali biochimici, ma devono effettivamente effettuare “calcoli” su questi segnali.
“Queste complesse interazioni intermolecolari devono implementare un tipo speciale di regolazione noto come controllo integrale – una strategia di progettazione nota agli ingegneri da quasi un secolo.
“Tuttavia, le reti di segnalazione in natura sono molto diverse, essendosi evolute per fare affidamento sulle interazioni fisiche tra molecole discrete. Quindi, le “soluzioni” della natura operano attraverso raccolte di interazioni notevoli e altamente intricate, senza componenti di calcolo integrale appositamente progettati dall’ingegneria e spesso senza cicli di feedback.
“Mostriamo che le strutture delle reti molecolari utilizzano una forma di controllo integrale in cui più integrali indipendenti, ciascuno con una struttura molto particolare e semplice, possono collaborare per conferire la capacità di adattamento a molecole specifiche.
“Utilizzando un algoritmo algebrico basato su questa scoperta, siamo stati in grado di dimostrare l’esistenza di integrali incorporati in reti di reazioni chimiche biologicamente importanti la cui capacità di esibire adattamento non avrebbe mai potuto essere spiegata con alcun metodo sistematico”.
Il professor Liotta ha affermato che la ricerca per scoprire i principi fondamentali di progettazione dei sistemi biologici in tutta la natura è considerata una delle grandi sfide più importanti e di vasta portata nelle scienze della vita.
“Sulla base di questa nuova ricerca innovativa, l’RPA attualmente rappresenta da solo una risposta biologica chiave per la quale ora esiste un quadro esplicativo universale.
“È un quadro che impone criteri di progettazione rigorosi e inviolabili su reti arbitrariamente grandi e complesse, e che ora spiega le sottigliezze delle intricate interazioni intermolecolari alla microscala della rete.
“A livello pratico, questa scoperta potrebbe fornire un approccio completamente nuovo per affrontare le grandi sfide della medicina personalizzata come la resistenza ai farmaci antitumorali, la dipendenza e le malattie autoimmuni”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
