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¿Cómo utilizar Logística de Amazon para encontrar el mejor camino para que los microorganismos produzcan productos químicos industriales?
En bioquímica, el análisis de balance de flujo (FBA) es un método matemático para simular el metabolismo de células u organismos unicelulares como Escherichia coli o levadura. A través de la reconstrucción de la red metabólica de todo el genoma, FBA puede detallar todas las reacciones bioquímicas en un organismo y calcular los flujos metabólicos en condiciones específicas. En la comunidad biotecnológica actual, la FBA se ha convertido en una herramienta eficaz para detectar la producción microbiana de productos químicos industriales y puede identificar sistemáticamente las mejores vías para la producción de productos de importancia farmacéutica o industrial.
Principios básicos de la FBAFBA proporciona un enfoque más eficiente y optimizado para el modelado de fondo metabólico porque requiere muchos menos datos de entrada que los métodos tradicionales.
El análisis del balance de flujo se basa en las reacciones químicas de una red metabólica y supone que el sistema está en un estado estable, es decir, las tasas entre la producción y el consumo están equilibradas y permanecen constantes en el tiempo. Bajo este supuesto, el proceso metabólico puede simplificarse en un conjunto de ecuaciones lineales y la distribución óptima del flujo metabólico puede obtenerse mediante métodos de programación lineal.
Antecedentes históricos de FBAEl método FBA se remonta a la década de 1980, cuando el investigador Papoutsakis demostró la posibilidad de utilizar mapas metabólicos para construir ecuaciones de equilibrio de flujo, y Watson propuso además la idea de utilizar programación lineal para resolver flujos de vías. Investigaciones posteriores promovieron aún más la aplicación de este método en la bioingeniería.
Aplicación de la FBA
La FBA se ha utilizado ampliamente en la ingeniería de bioprocesos, por ejemplo para mejorar la producción de productos químicos industriales como el alcohol y el ácido sulfúrico, mediante la búsqueda sistemática de modificaciones potenciales en las redes metabólicas microbianas. Este método no sólo es de gran importancia para aumentar la producción, sino que también puede proporcionar apoyo para la identificación de objetivos farmacológicos para el cáncer y los microorganismos patógenos.
Con FBA, podemos construir modelos para predecir el crecimiento microbiano y la generación de productos en diferentes entornos.
Tecnología de análisis de rendimiento
En FBA, los estudios de eliminación de reacciones y perturbaciones son una técnica común para explorar la criticidad de reacciones específicas en toda la red metabólica. Por ejemplo, la eliminación de reacciones individuales puede ayudar a determinar qué reacciones son críticas para la producción de biomasa. Una mayor investigación de las deleciones dualmente reactivas podría ayudar a identificar el potencial de los fármacos multiobjetivo.
Optimización de los medios de cultivo
Al utilizar el análisis del plano de fase fenotípico (PhPP), el FBA se puede aplicar iterativamente en modelos para ajustar las restricciones de absorción de nutrientes, optimizando así los medios de crecimiento para mejorar la tasa de crecimiento microbiano y la secreción de productos para satisfacer las necesidades industriales.
Perspectivas de futuro
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la mejora del poder computacional, la FBA desempeñará un papel cada vez más importante en la ingeniería metabólica microbiana. No se limita a las aplicaciones actuales, sino que tiene el potencial de desempeñar un papel clave en las nuevas generaciones de investigación biotecnológica, especialmente en el diseño de nuevas vías biosintéticas y productos biotecnológicos.
¿Cómo puede FBA predecir y optimizar con antelación el potencial de generación de productos de microorganismos y promover aún más la producción y el desarrollo de productos químicos industriales?
