Nörolojik hastalıkların insan beyin metabolizması üzerine olan etkilerinin incelenmesi: Hesaplamalı sistem biyolojisi yaklaşımı

Bu çalışmanın amacı Parkinson hastalığının insan beyin metabolizmasına etkisinin hesaplamalı sistem biyoloji yaklaşımı kullanarak incelenmesidir. Çakır ve ark. (2007) tarafından yapılan çalışması kaynak alınarak toplu reaksiyonların basit (elementer) reaksiyonlara genişletilmesiyle ve literatürde var olan birçok yeni reaksiyon eklenmesiyle yeni bir beyin metabolik modeli geliştirilmiştir. Ek olarak, modelde yer alan her bir reaksiyonun mevcut gen bilgisi Humancyc.org?dan alınarak model transkriptom verisi analizinde kullanılmaya uygun hale getirilmiştir. Yeni beyin modeli 670 gen, 630 reaksiyon (571 içsel, 59 değişim) ve 524 metabolit (465 içsel, 59 dışsal) içermektedir. Modelinin uygulanabilirliği akı denge analizi kullanarak sağlıklı koşul akıları tahmin edilmesiyle test edilmiştir. Tahmin edilen akı sonuçları sağlıklı durum ile uyumlu olduğundan, yeni beyin modeli kısıta-dayalı modelleme kullanarak oksijen yetmezliği ve Parkinson hastalığında akıların tahmininde kullanılmıştır. Bu iki koşulda akı değişimleri metabolik düzenlemenin minimizasyonu ve düzenleyici aç / kapa minimizasyonu yaklaşımları kullanarak hesaplanmıştır. Oksijen yetmezliği sonuçları Çakır ve ark. (2007) sonuçları ile uygun bulunmuştur. Parkinson hastalığında metabolik akıların çoğunun hemen hemen dinlenme koşulundaki ile aynı olduğu hesaplanmıştır. Kısıta-dayalı modelleme dışında, transkriptom verisinin ve beyin metabolizmasının birleştirici modellemesi farklı yaklaşımlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bilgi verici metabolit analizi Parkinson hastalığı ve diğer nörolojik hastalıklar için uygulanmış olup Parkinson hastalığında glikoliz, oksidatif fosforilasyon ve ATPase yolizi, izolösin ve metiyonin metabolizmalarında önemli değişiklikler tahmin edilmiştir. Son olarak, bilgi verici metabolitler için artan ve azalan genleri gruplayarak Parkinson hastalığı için transkripsiyon faktörü bağlama yeri analizi gerçekleştirilmişir. Diğer birçoğu arasında, SOX17, FOXF2, PBX1, Mycn ve Myb transkripsiyon faktörleri Parkinson hastalığında düzenleyiciler olarak bulunmuştur.