Abstract

Ιστορικό

Σε αντίθεση με τα κανονικά κύτταρα, τα περισσότερα από τα καρκινικά κύτταρα εξαρτώνται από την αερόβια γλυκόλυση για την παραγωγή ενέργειας με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ) παρακάμπτοντας μιτοχονδριακή οξειδωτική φωσφορυλίωση. Επιπλέον, σε σύγκριση με τα κανονικά κύτταρα, τα καρκινικά κύτταρα εμφανίζουν υψηλότερη κατανάλωση της γλυκόζης με υψηλότερη παραγωγή του γαλακτικού οξέος. Και πάλι, υψηλότερο ποσοστό γλυκόλυσης παρέχει τα απαραίτητα γλυκολυτικά ενδιάμεσος πρόδρομοι για το DNA, πρωτεϊνών και τη σύνθεση λιπιδίων για τη διατήρηση υψηλής δραστικότητας πολλαπλασιασμού των καρκινικών κυττάρων. Σε αυτό το σενάριο, η κλασική θεωρία ελέγχου με βάση προσέγγιση μπορεί να είναι χρήσιμη για να διερευνήσει τις αλλαγμένη δυναμική των καρκινικών κυττάρων. Δεδομένου ότι η δυναμική των καρκινικών κυττάρων είναι διαφορετική από εκείνη των φυσιολογικών κυττάρων, η κατανόηση της δυναμικής τους μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων θεραπευτικών στρατηγικών.

Μέθοδος

Έχουμε αναπτύξει ένα μοντέλο με βάση την κατάσταση χώρο εξισώσεις της κλασικής θεωρίας ελέγχου, μαζί με μια τεχνική μείωσης, ώστε να μιμηθούν την πραγματική δυναμική συμπεριφορά του κεντρικού μεταβολισμού του άνθρακα (CCM) οδό θηλαστικού σε φυσιολογικά κύτταρα. Εδώ, έχουμε τροποποιήσει Michaelis Menten κινητική εξίσωση για την ενσωμάτωση μηχανισμού ανατροφοδότησης μαζί με διαταραχές και σταυρό συνομιλίες που σχετίζονται με ένα μεταβολικό μονοπάτι. Επιπλέον, έχουμε διαταράσσεται το προτεινόμενο μοντέλο για τη μείωση του μιτοχονδριακή οξειδωτική φωσφορυλίωση. Στη συνέχεια, έχουμε συνδέσει αναλογικού-ολοκληρωτικού (ΡΙ) ελεγκτή (-ών) με το μοντέλο για τη ρύθμιση να συμπεριφέρεται σαν το CCM οδού ενός κυττάρου καρκίνου. Η μεθοδολογία αυτή επιτρέπει σε κάποιον να παρακολουθείτε τα αλλάξει τη δυναμική που προκαλούνται από διαφορετικά ένζυμα.

Αποτελέσματα και συζητήσεις

Το προτεινόμενο μοντέλο επιτυχία μιμείται όλες τις πιθανές δυναμική της οδού CCM σε φυσιολογικά κύτταρα. Επιπλέον, τα πειραματικά αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι στα καρκινικά κύτταρα, ένα συντονισμό μεταξύ των ενζύμων που καταλύουν μονοπάτι φωσφορικής πεντόζης και ενδιάμεσων γλυκολυτικά ένζυμα μαζί με μεταγωγή πυροσταφυλική κινάση (Μ2 ισομορφή) παίζει σημαντικό ρόλο για τη διατήρηση της δυναμικής αλλαγμένη τους

Citation.: Paul D, Dasgupta Α, De RK (2015) Διερεύνηση των Altered Δυναμική των θηλαστικών Κεντρικής άνθρακα μεταβολικό μονοπάτι στα καρκινικά κύτταρα: Μια κλασική Ελέγχου Θεωρητική προσέγγιση. PLoS ONE 10 (9): e0137728. doi: 10.1371 /journal.pone.0137728

Επιμέλεια: Pankaj Κ Singh, του Πανεπιστημίου της Νεμπράσκα Ιατρικό Κέντρο, Ηνωμένες Πολιτείες