Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Θεόδωρος Δαλαμάγκας, Διευθυντής Ερευνών, Αναπληρωτής Διευθυντής του Ινστιτούτου Πληροφοριακών Συστημάτων του Ερευνητικού Κέντρου "ΑΘΗΝΑ"
Περίληψη:
Η μελέτη του μεταβολισμού των υπερθερμόφιλων μικροοργανισμών έχει μεγάλη σημασία για τη βιομηχανία διότι τα ένζυμα αυτών των μικροοργανισμών καταλύουν αντιδράσεις σε υψηλές θερμοκρασίες. Διάφορα είδη υπερθερμόφιλων μικροοργανισμών από γένη αρχαίων (π.χ., Thermococcus, Pyrococcus, κλπ.) και βακτηρίων (π.χ., Caldicellulosiruptor, Thermotoga, κλπ.) αποτελούν εργαστηριακά μοντέλα, των οποίων τα μεταβολικά μονοπάτια έχουν τροποποιηθεί γενετικά με στόχο την παραγωγή καυσίμων και χημικών σε υψηλές θερμοκρασίες σε βιομηχανική κλίμακα.
Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο να διευκολύνει μελέτη των βιολογικών διεργασιών (και των μεταβολιτών που σχετίζονται με αυτές) των υπερθερμόφιλων μικροοργανισμών. Η πορεία που ακολουθήθηκε ήταν να ανιχνευτούν χημικά σε περιλήψεις από επιστημονικά άρθρα που αναφέρουν τους μικροοργανισμούς που μας ενδιαφέρουν και στη συνέχεια να μελετηθούν οι συσχετίσεις συναναφορας μεταξύ των μικροοργανισμών αυτών και των χημικών στοιχείων, καθώς επίσης και οι συσχετίσεις συνύπαρξης μεταξύ των χημικών.
Δημιουργήσαμε ένα εργαλείο αναγνώρισης χημικών οντοτήτων με τη χρήση του πακέτου spaCy (https://spacy.io/) της Python, το οποίο εκπαιδεύσαμε με τη χρήση της συλλογής CHEMDNER, ώστε να εντοπίζει αναφορές ονομάτων μικρών χημικών μορίων σε επιστη μονικά κείμενα. Επιλέξαμε να μελετήσουμε εννέα είδη υπερθερμόφιλων μικροοργανισμών (Thermococcus kodakarensis, Pyrococcus furiosus, Metallosphaera sedula, Thermotoga maritima, Caldicellulosiruptor bescii, Sulfolobus solfataricus, Thermus thermophilus, Thermoanaerobacter mathranii, Caldicellulosiruptor hydrothermalis). Τα επιστημονικά κείμενα (περιλήψεις άρθρων) πάνω στα οποία έγινε η ανίχνευση χημικών με το μοντέλο που δημιουργήσαμε προήλθαν με τη βοήθεια της εφαρμογής ORGANISMS (http://organisms.jensenlab.org). Τα χημικά στοιχεία που εντοπίστηκαν να αναφέρονται, αναλύθηκαν περεταίρω για την παρουσία συχνών μοτίβων και για την παρουσία ταυτόχρονης συνύπαρξης των μοτίβων αυτών με στόχο να εντοπιστούν οι κανόνες συσχετίσεων μεταξύ των συχνών μοτίβων (εξόρυξη κανόνων συσχετίσεων).
Η συσχέτιση των υδατανθράκων με το είδος C. bescii και το χαλκό και η συσχέτιση του είδους T .thermophilus με την αίμη προτάθηκε από αυτή τη μελέτη. Περαιτέρω μελέτη της βιβλιογραφίας έδειξε ότι πράγματι ο μεταβολισμός των υδατανθράκων έχει μελετηθεί εκτενώς στο είδος C. bescii με στόχο την παραγωγή αιθανόλης από λιγνοκυτταρινική βιομάζα. Ομοίως, πολυάριθμα άρθρα για το είδος T. thermophilus αναφέρουν ότι οι αναγωγάσες οξέος χαλκού οξυγόνου καταλύουν τη αναγωγή του οξειδίου του αζώτου σε οξείδιο του αζώτου υπό μειωμένες αναερόβιες συνθήκες.
Λέξεις-κλειδιά:
υπερθερμόφιλοι μικροοργανισμοί, αναγνώριση ονομασίας χημικής οντότητας, εξόριξη κανόνων σύνδεσης, μεταβολικές διεργασίες
