Kerstin Blank จาก Radboud University ในเมือง Nijmegen ประเทศเนเธอร์แลนด์ กล่าวว่า “เป็นระบบที่ผู้คนคิดว่าเข้าใจมาเป็นเวลา 100 ปีแล้ว “ตอนนี้เราได้รับข้อมูลใหม่ที่ทำให้ทุกอย่างกลับหัวกลับหาง”เมื่อนักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองทางเคมีในเซลล์ Michaelis-Menten จะเป็นสมการเริ่มต้นสำหรับเอนไซม์ “มันมีผลกระทบในวงกว้าง” Grima กล่าว “เมื่อพิจารณาเส้นทางชีวเคมีใดๆ คุณจะพบว่าที่กระดูกสันหลังของทางเดินนั้นจะมีเอนไซม์อยู่สองสามตัว เมื่อคุณสร้างแบบจำลองของเอนไซม์นั้น คุณจะถือว่าสมการของมิคาเอลลิส-เมนเตนสำหรับมันโดยธรรมชาติ”
นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะสามารถวาดแผนที่ของเมืองเซลลูล่าร์
ได้แม่นยำยิ่งขึ้นด้วยการซูมเข้าไปยังมุมมองถนน วิธีการทดลองในการดูเอ็นไซม์ในเซลล์ยังไม่ดีพอที่จะเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงความเร็วของปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้มีความสำคัญเพียงใด แต่ถ้าปรากฎว่าสมการ Michaelis-Menten ไม่สามารถทำนายได้อย่างแม่นยำว่าเอนไซม์ทำงานเร็วแค่ไหนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต มันอาจเปลี่ยนทุกอย่างตั้งแต่วิชาชีวเคมีเบื้องต้นไปจนถึงกลยุทธ์ในการรักษามะเร็ง
ห่างไกลจากความท้อแท้ที่จะต้องเขียนหนังสือเรียนใหม่ ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังฝันถึงวิธีใช้ความรู้ที่ค้นพบใหม่นี้เพื่อสร้างยาหรือเชื้อเพลิงชีวภาพชนิดใหม่ Nathan Price จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign กล่าวว่า “ท้ายที่สุดแล้ว คุณต้องเข้าใจกระบวนการเหล่านั้นเพื่อให้คุณสามารถควบคุมกระบวนการเหล่านี้ได้”
กลุ่มโปรตีนกลุ่มหนึ่งของ Parichy รู้ว่ามีส่วนในการสร้างลวดลายของปลาเรียกว่า basonuclin-2 ซึ่งช่วยให้เซลล์เม็ดสีแข็งแรงและช่วยให้แถบเกิด ปลาที่ไม่มี basonuclin-2 ในผิวหนังของพวกมันก็ขาดลายเช่นกัน นักวิจัยรายงานเมื่อปีที่แล้วในPLoS Genetics “ถ้าเซลล์เม็ดสีเป็นสี สาร basonuclin-2 จะช่วยเตรียมผ้าใบให้พร้อมรับสีเหล่านี้” Parichy กล่าว
จนกระทั่งทีมของเขาค้นพบบทบาทของ basonuclin-2 ในผิวหนัง
โปรตีนอื่นๆ ทั้งหมดที่ทราบว่ามีผลต่อการพัฒนาของลายจะพบในเซลล์เม็ดสีด้วยตัวมันเอง ดังนั้นปลาอาจใช้การผสมผสานระหว่างการเตรียมลวดลายพร้อมกับกลไกคล้ายทัวริงเพื่อสร้างลายทาง Parichy กล่าว
สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม คงต้องรอดูกันต่อไปว่ากลไกทัวริงทำงานเพียงอย่างเดียวหรือไม่ แมลงและปลาใช้งานในห้องแล็บได้ง่ายกว่าแมวตัวใหญ่อย่างเสือหรือเสือดาว ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงรู้จักสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กกว่ามาก สำหรับตอนนี้ ไม่มีหลักฐานทางพันธุกรรมใดที่บ่งชี้ว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจทำให้ลวดลายแตกต่างออกไป หรือจุดเสือดาวนั้นแตกต่างจากจุดผีเสื้อโดยพื้นฐาน
วันหนึ่ง การวิจัยเกี่ยวกับรูปแบบสีอาจช่วยให้กระจ่างขึ้นสำหรับคำถามที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับโลกของสัตว์ Parichy กล่าว ตัวอย่างเช่น รูปแบบเม็ดสีเชื่อมโยงกับพฤติกรรมของสัตว์ เช่น สัญญาณการผสมพันธุ์ และสามารถสะท้อนถึงสุขภาพของสัตว์ได้ การศึกษาการควบคุมรูปแบบสีที่ค่อนข้างง่ายสามารถให้เบาะแสแก่นักชีววิทยาว่าสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนแปลงและปรับส่วนอื่นๆ ของร่างกายอย่างไร
และการวิจัยทำให้เกิดคำถาม เช่น วิธีการจัดวางรูปแบบล่วงหน้าแบบไม่มีปีก สิ่งที่ดึงพิมพ์เขียวสำหรับรูปแบบล่วงหน้าของรูปแบบนั้น เป็นต้น อาจเป็นวงจรที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งต้องใช้เวลาหลายปีในการค้นคว้าที่มีสีสันเพื่อทำความเข้าใจ
หากปฏิกิริยาภายในเซลล์เป็นเหมือนการนัดพบในตรอกหลัง ปฏิกิริยาภายในหลอดทดลองก็เหมือนการเต้นรำแบบสี่เหลี่ยมในห้องโถงใหญ่ ด้วยพื้นที่ขนาดใหญ่เพื่อเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ และนักวิจัยผสมสารละลายอย่างต่อเนื่อง เอนไซม์ทุกตัวรับประกันว่าจะเต้นรำกับพันธมิตรที่มีศักยภาพทุกราย
ความแตกต่างเหล่านี้ควรมีอิทธิพลต่อการตอบสนองของเอนไซม์ช่วยอย่างรวดเร็ว Grima ให้เหตุผล ควรมีการออกจากสมการ Michaelis-Menten ในเซลล์จริง
ในปี 2009 Grima ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานพื้นฐาน 2 ข้อที่อยู่เบื้องหลังสมการ Michaelis-Menten ทำให้การคาดเดาในเซลล์จริงหมดไป ประการแรก เขาพิจารณาจำนวนของโมเลกุลที่มีปฏิสัมพันธ์ ในหลอดทดลอง โมเลกุลนับพันล้านสามารถมารวมกันได้ แต่ในห้องขังอาจพบเพียง 10 ถึง 100 ตัวในเวลาใดก็ได้
เมื่อพิจารณาถึงสิ่งนี้และ “เสียง” อื่นๆ ในเซลล์ แบบจำลองของ Grima ชี้ให้เห็นว่าปฏิกิริยาของเอนไซม์ในเซลล์จริงดำเนินไปช้ากว่าที่ Michaelis-Menten คาดการณ์ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ ต่อไปเขาพิจารณาการขนส่งที่ใช้งานอยู่ หากพันธมิตรต้องโดยสารรถไฟใต้ดินภายในเซลล์เพื่อพบกับเอนไซม์ของพวกเขา Grima พบว่า Michaelis-Menten อาจใช้อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แท้จริงในเซลล์เกินหลายร้อยเปอร์เซ็นต์อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เร็วขึ้นทำให้ได้ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยามากขึ้นจากปริมาณเอนไซม์ที่เท่ากัน สำหรับนักออกแบบยา การคำนวณปริมาณผลิตภัณฑ์ผิดพลาดทำให้การคาดการณ์ว่าควรเพิ่มเอนไซม์เป็นจำนวนเท่าใดในการเริ่มต้น ในการสำรวจความหมายดังกล่าว Grima ได้ทำการจำลองของเขาสำหรับยาที่สร้างขึ้นซึ่งทำงานโดยจับกับเอนไซม์ก่อนที่คู่ที่เหมาะสมของเอนไซม์จะเข้าถึงได้ ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการยับยั้งเอนไซม์ ในกรณีที่ Grima ศึกษา ปริมาณของยาที่จำเป็นในการต่อสู้กับโรคทางทฤษฎีอย่างมีประสิทธิภาพนั้นสูงกว่าปริมาณที่ Michaelis-Menten ทำนายไว้ถึงเจ็ดเท่า
“เมื่อฉันคำนวณการประมาณการสำหรับปริมาณยา นั่นเป็นเวลาที่ฉันมี ‘aha!’ สักครู่” Grima กล่าว “นั่นคือตอนที่ฉันคิดว่า โอ้ ว้าว สิ่งเหล่านี้อาจมีความสำคัญจริงๆ”
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
