Um modelo hierárquico de maquinaria metabólica baseado na decomposição kcore de redes metabólicas vegetais

• Processo: 18/10594-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2018
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Matemática da Computação
• Pesquisador responsável: Odemir Martinez Bruno
• Beneficiário: Odemir Martinez Bruno
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Biologia computacional Redes complexas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: k-cores | Redes Complexas | Redes Metabólicas | bioinformática

Resumo

Modelar a estrutura básica da maquinaria metabólica é um desafio para a biologia moderna. Alguns modelos baseados em redes complexas forneceram informações importantes sobre esse maquinário. Neste trabalho, construímos redes metabólicas de 17 plantas que cobrem organismos unicelulares para plantas dicotiledôneas mais complexas. As redes metabólicas foram construídas com base no modelo de produto substrato e uma percolação topológica foi realizada usando a decomposição kcore. A distribuição dos metabólitos através das camadas de percolação mostrou correlações entre a hierarquia de integração metabólica e a topologia da rede. Mostramos que os metabólitos concentrados na rede interna (máximo kcore) compreendem apenas moléculas do metabolismo basal primário. Além disso, encontramos uma alta proporção de um conjunto de metabólitos comuns, entre as 17 plantas, centrados nas camadas internas do kcore. Enquanto isso, os metabólitos reconhecidos como participantes do metabolismo secundário das plantas concentram-se nas camadas mais externas da rede. Esses dados sugerem que os metabólitos na camada central formam um módulo molecular básico no qual todo o metabolismo vegetal é ancorado. Os elementos deste núcleo central participam de quase todas as reações metabólicas das plantas, o que sugere que as redes metabólicas vegetais seguem uma topologia centralizada. (AU)