ผลกระทบต่อประชากร

Price และ Pan-Jun Kim จาก University of Illinois at Urbana-Champaign คิดว่าผลลัพธ์ของพวกเขา เช่นเดียวกับ Grima’s อาจมีความหมายที่สำคัญต่อการพัฒนายา แม้ว่า Michaelis-Menten จะได้ผลกับเซลล์ใดเซลล์หนึ่ง การแปรผันระหว่างเซลล์อาจเป็นภัยคุกคามอีกอย่างหนึ่งต่อสมการ และต่อประสิทธิภาพของยาที่ออกแบบโดยใช้เซลล์นั้น“เอนไซม์ใดๆ ในซุปเคมีมีโอกาสกระตุ้นสารตั้งต้นในซุปเคมีอื่นๆ ได้” คิมกล่าว นี่เป็นกรณีในการศึกษาเอนไซม์เดี่ยวของ Xie: โมเลกุลของพันธมิตรหลายพันตัวลอยผ่านเอนไซม์เดี่ยว และแต่ละโมเลกุลมีโอกาสทำปฏิกิริยากับมันเท่าๆ กัน แต่ในเซลล์จริง เอ็นไซม์แต่ละตัวมักจะพบเฉพาะคู่ที่บังเอิญอาศัยอยู่ด้วยเท่านั้น

และเซลล์ที่แตกต่างกันอาจสร้างจำนวนเอนไซม์

เฉพาะที่แตกต่างกัน แม้ว่าเซลล์จะเหมือนกันทางพันธุกรรมก็ตาม การศึกษาทางวิทยาศาสตร์ ในปี 2551 แสดงให้เห็นว่าความแตกต่างนี้สามารถหมายถึงชีวิตหรือความตายของเซลล์ได้อย่างแท้จริง: เซลล์เนื้องอกที่รอดชีวิตจากการรักษาด้วยเคมีบำบัดแสดงให้เห็นว่าสร้างโมเลกุลของเอนไซม์เฉพาะมากกว่าเซลล์ที่ยอมจำนนต่อยา เอนไซม์อาจเล่นงาน มีบทบาทในการต่อต้านยาเสพติด

การเปลี่ยนแปลงนี้อาจหมายความว่าแม้ว่าเซลล์หนึ่งเซลล์จะเป็นไปตามสมการของ Michaelis-Menten กลุ่มเซลล์ขนาดใหญ่ที่รวมกันทั้งหมดอาจไม่เป็นเช่นนั้น Kim กล่าว และยาที่ออกแบบโดยใช้สมการที่ไม่สนใจความแตกต่างระหว่างเซลล์จึงมีประสิทธิภาพน้อยลง

“แม้ในสถานการณ์ในอุดมคติที่สมการของ Michaelis-Menten อาจทำงานได้ดีภายในเซลล์เดียว แต่ก็ยังหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะเห็นการสลายของมันที่ประชากรของเซลล์” Kim กล่าว

Kim และ Price แสดงให้เห็นทางคณิตศาสตร์ว่าการใช้สมการ Michaelis-Menten ในการคำนวณว่าเซลล์กลุ่มใหญ่จะทำปฏิกิริยาได้เร็วเพียงใดให้คำตอบที่แตกต่างจากค่าเฉลี่ยความเร็วปฏิกิริยาของแต่ละเซลล์ เมื่อเปรียบเทียบสมการเก่ากับข้อมูลใหม่ในเซลล์เดี่ยว 

นักวิจัยพบว่าการคาดคะเนมาตรฐานสำหรับความเร็วของเอ็นไซม์สามารถลดลงประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์

“เมื่อเราเริ่มต้นสิ่งนี้ครั้งแรก เราคิดว่า โอ้ มันดูน่าสนใจ แต่บางทีมันอาจจะเล็กน้อย ปรากฎว่าพวกมันมีผลค่อนข้างมาก” ไพรซ์กล่าว “สำหรับสถานการณ์ใดๆ ที่เรารู้ว่าหมายเลขการคัดลอกโปรตีนแตกต่างกันไปตามเซลล์ต่างๆ ซึ่งดูเหมือนจะเป็นเรื่องปกติ คุณจะต้องเลิกทำ”

วิศวกรรมเอนไซม์

การทำความเข้าใจว่าความแตกต่างภายในและระหว่างเซลล์เปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างไร ในที่สุดก็สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างเอ็นไซม์ได้ดีขึ้น งานวิจัยส่วนใหญ่ของ Price มุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลองการคำนวณของเครือข่ายการเผาผลาญในเซลล์ ซึ่งหมายความว่าเขากังวลเกี่ยวกับสิ่งที่เซลล์กินและขับออกมา ท้ายที่สุดแล้ว เขากล่าวว่า โมเดลที่ดีกว่าย่อมหมายถึงการควบคุมที่ดีขึ้น

“คุณอาจมีสิ่งมีชีวิตที่กินสิ่งที่เป็นพิษและคายเชื้อเพลิงชีวภาพออกมา หรืออะไรทำนองนี้” Price กล่าว “คุณสามารถเปลี่ยนสารประกอบที่มีราคาถูกและมีอยู่มากมาย หรือเป็นอันตราย และทำให้มันเป็นสิ่งที่มีค่าและมีประโยชน์และดีต่อสิ่งแวดล้อม”

ไม่ใช่ทุกคนที่เชื่อว่าสมการของ Michaelis-Menten จะถึงวาระจริงๆ เมื่อ Grima นำเสนอผลงานของเขาในการประชุม “ผู้คนจำนวนมากมีความกระตือรือร้นและได้รับการป้องกัน”

ปัญหาสำคัญคือโมเดลใหม่ไม่มีข้อมูลทดลองสำรองไว้

“ผมจะไม่ถือว่าเอกสารทางทฤษฎีสองสามข้อเป็นข้อเรียกร้องที่สำคัญ เว้นแต่จะได้รับการสนับสนุนจากการทดลอง” Xie แสดงความคิดเห็น “นั่นคืออคตินักทดลองของฉัน”

Grima ยอมรับว่านี่เป็นจุดอ่อนของการโต้แย้งของเขา ” ณ จุดนี้ สิ่งที่จำกัดการยอมรับในวงกว้างมากขึ้นก็คือการศึกษาเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองร่วมกัน” เขากล่าว “ไม่มีใครทำการศึกษาที่พวกเขาทำแบบจำลอง ทำการทำนายและทดสอบพวกมันในคราวเดียว นี่คงเป็นฆาตกร”

การทดลองดังกล่าวอาจอยู่ใกล้แค่เอื้อม ในขณะนี้ มีเทคนิคจำกัดในการรับข้อมูลเชิงปริมาณของโมเลกุลแต่ละตัวภายในเซลล์โดยไม่ต้องฆ่าเซลล์ในกระบวนการ แต่หลายกลุ่มรวมถึง Xie กำลังพัฒนามากขึ้น เอกสารการทบทวนล่าสุดในTrends in Biotechnologyประกาศว่าการวิเคราะห์เซลล์เดียวเป็นพรมแดนใหม่ที่จะเปลี่ยนความแตกต่างระหว่างเซลล์ “จากแหล่งกำเนิดเสียงไปสู่แหล่งที่มาของการค้นพบใหม่”

แม้ว่าการสังเกตตำแหน่งและความเข้มข้นของเอนไซม์ในอนาคตจะพิสูจน์ได้ว่า Michaelis และ Menten เป็นจริง นักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่ารายละเอียดระดับถนนที่เกิดขึ้นใหม่ของเมืองเซลลูล่าร์จะยังคงท้าทายแนวคิดดั้งเดิมต่อไป

“ปฏิกิริยาใด ๆ ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์จะได้รับผลกระทบจากเงื่อนไขเหล่านี้ แต่เราไม่ทราบแน่ชัดว่าเป็นอย่างไร” Grima กล่าว “เราอาจนั่งอยู่บนยอดภูเขาน้ำแข็ง”

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง