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.