ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СТРОЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА
Тараненко А. М.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Лаборатория метаболического моделирования и биоинформатики, 142292 Пущино
В работе предлагается
прототип базы знаний EMP-SM (классификация данных EMP через несколько
десятков базовых схем регуляции (S) и динамических моделей (M)),
построенный на основании литературных данных, Лабораторного парка
моделей и оригинальных работ автора. База знаний EMP-SM включает
перечень принципов и схем, моделей строения и регуляции сетей
метаболических путей. Типы классификатора снабжены примерами конкретных
узлов метаболизма и базами данных основных метаболизмов этого
типа. Специальный раздел посвящен приложениям теории биохимического
регулирования и моделирования к медицине: динамические болезни,
ферментопатии, болезни депонирования, основные болезни человека
и их классификация через классификатор типов EMP-SM. База EMP-PS
может быть полезной для научно-исследовательской работы в энзимологии,
для преподавания биохимии в ВУЗах и магистратуре, для преподавания
теоретических основ патологии медикам. Приложения теоретической
биохимии к медицине проводятся в базе с позиций систематизации
литературных данных и оригинальной гипотезы автора о трех основаниях
теории метаболизма: обратные связи, неустойчивости, депонирование.
Классификация основных болезней человека проведена через выдвинутый
в работе принцип диссимметрий схем и динамических решений дифференциальных
уравнений, описывающих эти схемы. Примеры типов схем регулирования:
(1) ингибирование неразветвленного биосинтетического пути по типу
обратной связи, (2) механизм согласованного ингибирования,.(3)
механизм кумулятивного ингибирования., (4) механизм последовательного
ингибирования, (5) ингибирование изофункциональных ферментов конечными
продукта-ми (избирательное ингибирование), (25) индукция фермента
по типу ПОС, и т.д. Примеры типов базовых моделей: (1) цепь Гудвина,
(1а) линейная цепь, (1б) банк нелинейных цепей (и т.д. -
десятки схем); (2) ветвления, (2') их конкурентное ингибирование,
(2'') их конкурентная активация, (3) шунты, (3а) шунты типа депо,
(4) субстратный цикл, (4а) полуциклы, (4б) шунты в циклах (4с)
депо в циклах, (4д) комбинации циклов (и т. д. - десятки
схем); (5) депонирование, (5а) простое депо, (5б) нелинейная мобилизация,
(5с) депонирование через цикл, (5д) удаленные депо, (5е) проточные
депо (и т.д. - десятки схем); (6) каскады усиления, (7) эффект
Пастера ("полукачели"), (7а) метаболические качели,
(7а1) синфазные, (7а2) противофазные;...(8) гиперцикл, (9) медиаторы
и сAMP, (10) роль физико-химических внешних и внутренних факторов
(управлений метаболизмом: PH, T, УФ, звук, давление, ЭМП; (23)
роль генетического контроля. (24) шапероны, (25) патологии.