[論文レビュー] Across and beyond the cell are peptide strings

Razvan T. Radulescu|ArXiv.org|Nov 1, 2007

Chemical Synthesis and Analysis参考文献 5被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、ペプチド鎖——細胞内および細胞間のペプチドネットワーク——が、個々の細胞よりも生物学的組織のより基本的なレベルを占めると提案し、長年にわたり生物学における細胞中心の見方をくつがえす。生理的および病理的プロセスをこれらのダイナミックなペプチド鎖の観点から再解釈することで、著者は、転移性がんや rheumatoid arthritis といった治癒不能な疾患の理解を解き放つ可能性のあるパラダイムシフトを主張する。

ABSTRACT

Until presently, most approaches for understanding physiological or pathological phenomena have been based on the assumption that these processes start from individual cells, a concept introduced primarily by Virchow in the 19th century. Yet, it has also been increasingly recognized that this perception is insufficient, at least when it comes to grasping the mechanisms underlying largely incurable diseases such as metastatic cancer or rheumatoid arthritis. Despite this insight, even recently founded disciplines such as systems biology are still locked in this century-old mind-set of cellular building blocks and thus predictably of limited usefulness. Other studies conducted over the past years, however, suggest that there is something more fundamental to life and its various conditions than the cell: peptide strings. Here, I review the origin and nature of these sub- and trans-cellular elements as well as their potential to provide the long-sought answers hitherto inaccessible to cell biology.

研究の動機と目的

• Virchowの細胞理論にさかのぼる長年の細胞中心主義の生物学的パラダイムに挑戦すること。
• 細胞の構築ブロックに依存し続ける現在のシステム生物学の限界——特に複雑な疾患を説明するのに不十分である点——を解決すること。
• 生理的および病理的プロセスの背後にあるより基本的な生物学的基盤としてペプチド鎖を提案すること。
• 細胞の境界を越えて再定義し、生命の複雑性の基盤を再考する概念的枠組みを提供すること。
• 転移性がんや rheumatoid arthritis といった治癒不能な疾患の理解と治療に、画期的な進展をもたらす可能性のある新たな視点を提供すること。

提案手法

• 細胞パラダイムの欠陥を特定するために、歴史的および現代の生物学的概念をレビューすること。
• 細胞内および細胞間のペプチドネットワークに関する既存の証拠を分析し、それらの生物学的関連性を確立すること。
• 個々の細胞を越えて機能する、出現的で構造的・機能的単位としてのペプチド鎖を位置づけること。
• システム生物学および生体分子ダイナミクスの知見を活用して、生物学的組織の見方を再構築すること。
• ペプチド鎖が組織内で長距離シグナル伝達や構造的調整をどのように媒介するかを概念的モデリングで示すこと。
• ペプチド鎖が、従来の細胞ベースのモデルでは到達できなかった疾患メカニズムを統合的に理解するためのフレームワークである可能性を主張すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ現在の細胞ベースのモデルは、転移性がんや rheumatoid arthritis といった治癒不能な疾患のメカニズムを説明できないのか？
• RQ2 細胞のレベルを越えて存在しつつも、生命にとって根本的な生物学的構造やプロセスとは何か？
• RQ3 ペプチド鎖はどのようにして組織全体にまたがる統合的構造的・シグナル伝達ネットワークとして機能するのか？
• RQ4 ペプチド鎖は、従来のシステム生物学の限界をどのように超えるのか？
• RQ5 ペプチド鎖に基づくモデルは、疾患の進行と治療介入の理解にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 本論文は、現在の生物学における概念的ギャップを特定している：すべての生理的および病理的プロセスが個々の細胞に起因すると仮定する考え方は、複雑な疾患を理解するには不十分である。
• ペプチド鎖——細胞内および細胞間のペプチドネットワーク——は、細胞よりもより基本的な生物学的組織のレベルを占めると提案されている。
• これらのペプチド鎖は、転移性の広がりや慢性炎症といった現象を説明する可能性がある、組織内での長距離調整を媒介する可能性がある。
• 著者は、現代のシステム生物学ですら細胞パラダイムに縛られており、したがって治癒不能な疾患に対処する上で限界があると主張している。
• ペプチド鎖の存在は、細胞中心のモデルでは到達できなかったメカニズムを解き放つ新しい理論的枠組みを提供する。
• 本論文は、ペプチド鎖が、細胞の境界を越えて機能し、複雑な生理的および病理的状態を調節する生物学的統合原理を表している可能性を示唆している。