Language
Country/Area
No result found
Как использовать FBA, чтобы найти наилучший путь для микроорганизмов по производству промышленных химикатов?
В биохимии анализ баланса потоков (FBA) представляет собой математический метод моделирования метаболизма клеток или одноклеточных организмов, таких как Escherichia coli или дрожжи. Благодаря реконструкции метаболической сети по всему геному FBA может детализировать все биохимические реакции в организме и рассчитывать метаболические потоки в определенных условиях. В современном биотехнологическом сообществе FBA стал эффективным инструментом для обнаружения микробного производства промышленных химикатов и позволяет систематически определять наилучшие пути производства фармацевтических или промышленно важных продуктов.
FBA обеспечивает более эффективный и оптимизированный подход к моделированию метаболического фона, поскольку требует гораздо меньше входных данных, чем традиционные методы.
Основные принципы FBA
Анализ баланса потоков основан на химических реакциях метаболической сети и предполагает, что система находится в устойчивом состоянии, то есть скорости между производством и потреблением сбалансированы и остаются постоянными с течением времени. При таком предположении метаболический процесс можно упростить до набора линейных уравнений, а оптимальное распределение метаболического потока можно получить с помощью методов линейного программирования.
Историческая справка о FBA
Метод FBA берет свое начало в 1980-х годах, когда исследователь Папуцакис продемонстрировал возможность использования метаболических карт для построения уравнений баланса потоков, а Уотсон далее предложил идею использования линейного программирования для решения потоков путей. Последующие исследования способствовали дальнейшему применению этого метода в биоинженерии.
Применение FBA
FBA широко используется в биотехнологической инженерии, например, для улучшения производства промышленных химикатов, таких как спирт и серная кислота, путем систематического поиска потенциальных изменений в микробных метаболических сетях. Этот метод не только имеет большое значение для увеличения производства, но и может оказать поддержку в идентификации лекарственных препаратов-мишеней для борьбы с раковыми заболеваниями и патогенными микроорганизмами.
Благодаря FBA мы можем создавать модели для прогнозирования роста микроорганизмов и образования продуктов в различных средах.
Технология анализа пропускной способности
В FBA исследования удаления и возмущения реакций являются распространенным методом изучения критичности конкретных реакций во всей метаболической сети. Например, удаление отдельных реакций может помочь определить, какие реакции имеют решающее значение для производства биомассы. Дальнейшее исследование делеций с двойной реакцией может помочь выявить потенциал многоцелевых препаратов.
Оптимизация питательной среды
Используя фенотипический фазовый анализ (PhPP), FBA можно применять итеративно в моделях для корректировки ограничений поглощения питательных веществ, тем самым оптимизируя питательную среду для повышения скорости роста микроорганизмов и секреции продукта для удовлетворения промышленных потребностей.
Перспективы на будущее
С развитием науки и техники, а также повышением вычислительной мощности FBA будет играть все более важную роль в микробной метаболической инженерии. Он не ограничивается текущими приложениями, но может сыграть ключевую роль в новых поколениях биотехнологических исследований, особенно в разработке новых биосинтетических путей и биотехнологических продуктов.
Как FBA может заранее прогнозировать и оптимизировать потенциал микроорганизмов по производству продукции, а также способствовать дальнейшему развитию производства и разработки промышленных химикатов?
