Японские ученые показали, что изменения в метаболизме клеток, связанные со стрессом, можно описать с помощью экономической теории. Поиск универсальных закономерностей в метаболических изменения может быть важен для разработки лекарств и других сфер биотехнологии. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Метаболизм организма описывается тысячами химических реакций, благодаря которым мы можем двигаться, расти, думать — то есть жить. Понимание того, как работают метаболические процессы и как они изменяются под действием внешних условий, важно в сфере разработки лекарств, биоинженерии, в пищевой промышленности и в других отраслях. В последние годы ученые научились предсказывать некоторые метаболические реакции, используя вычислительные модели, однако для этого нужны огромные массивы данных.
Ученые из Токийского университета изначально считали, что метаболические системы сильно отличаются от вида к виду и не имеют общих свойств. Однако они решили найти универсальные закономерности, когда один из ученых в команде, ранее занимавшийся экономикой, заметил сходство некоторых метаболических схем с диаграммами, которые используются в экономике. На основе этого ученые решили применить к биологическим системам экономическую теорию. Они исследовали, как клетки оптимизируют свои траты, чтобы добиться максимальной прибыли. Клетки по аналогии можно сравнить с потребителями, только если первые тратят питательные вещества, то вторые — деньги. По той же аналогии ученые попытались применить к клеткам, в которых меняются метаболические процессы под действием стресса, теории, описывающие закономерности в поведении потребителей в изменчивых финансовых ситуациях. Исследователи использовали уравнение Слуцкого, которое описывает изменения в спросе потребителей.
С помощью уравнения Слуцкого можно описать так называемые товары Гиффена, спрос на которые поднимается при росте цены и снижается при ее снижении. Аналогичным образом некоторые клетки реагируют на стресс. Например, в раковых клетках активизируются дыхательные процессы, когда повышается дозировка лекарства, хотя это не может положительно влиять на рост опухоли. В этом случае дыхательные процессы выступают товаром Гиффена, а дозировка лекарства — ценой.
Ученые считают, что нашли универсальный метод, позволяющий описывать реакцию метаболических систем на изменения. Благодаря этому можно лучше понять и те метаболические системы, о которых мало известно. Это также поможет в разработке новых лекарств, продуктов питания и так далее.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
