Pemodelan dan Rekonstruksi Metabolisme: Tinjauan dari Perkembangan Sistem Biologi

Abstract

Metabolisme merupakan salah satu proses yang sangat penting pada makhluk hidup. Proses rangkaian reaksi antara substrat, enzim, protein ini berjalan simultan tanpa kesalahan karena diregulasi oleh DNA pada setiap level gen (genomic) dan dapat menghasilkan ekspresi gen berbeda yang dipengaruhi oleh proses penterjemahan RNA (transkriptomic) dari nucleus; namun demikian proses ini belum menentukan nasib dan arah produk (ekspresi) gen yang dihasilkan (proteomic). Interaksi proteomic dalam membangun suatu network yang saling berhubungan dan berjalan simultan belum dapat dideskripsikan karena masih terbatasnya pemahaman tentang interaksi antar protein tersebut dan perannya dalam metabolisme (metabolomic). Searah dengan perkembangan sistem biologi, maka proses ini kemudian dikuantifikasi menggunakan pemodelan metabolisme regulatory network (MRN) yang menggabungkan perspektif matematika, kimia dan biologi (genomic). Salah satu contoh MRN adalah rekonstruksi metabolisme E.coli yang melibatkan 95 reaksi, mengkatalisis transformasi 72 metabolit yaitu glikolisis, TCA cycle, jalur penthosa fosfat, jalur secondary pathway glukoneogenesis dan anapleurotic reaction. Keberhasilan identifikasi proses metabolisme yang kompleks pada tiap level ini selanjutnya dapat menghasilkan reaksi yang terkendali dengan hasil hasil yang diinginkan. Pengembangan aplikasi MRN di masa depan dapat digunakan dalam metabolic enginering, penyempurnaan alogaritma ORF enzim dan prediksi evaluasi fenotip organisme.