La Escherichia coli K-12 se somete a una evolución adaptativa para lograr en silico el crecimiento óptimo previsto

Área de la Ciencia:

• Biología de sistemas Biología de sistemas.
• La ingeniería metabólica es una ingeniería metabólica.
• Biología evolutiva Biología evolutiva.

Sus antecedentes:

• Las secuencias del genoma permiten la reconstrucción de redes metabólicas de células enteras para el estudio de las funciones biológicas.
• Los modelos in silico basados en restricciones predicen tasas de crecimiento óptimas, pero en ciertas condiciones surgen discrepancias, posiblemente debido a una evolución adaptativa incompleta.

Objetivo del estudio:

• Investigar si la evolución adaptativa puede conciliar discrepancias entre modelos metabólicos in silico y observaciones experimentales.
• Demostrar que el crecimiento subóptimo de Escherichia coli con glicerol puede evolucionar a un estado óptimo predicho por los modelos.

Principales métodos:

• Utilizó modelos de células enteras en silico para predecir las tasas de crecimiento óptimas.
• Evolución adaptativa aplicada bajo presión de selección de crecimiento a Escherichia coli K-12 MG1655 utilizando glicerol como la única fuente de carbono.
• Monitoreo y medición de la evolución de la tasa de crecimiento durante 40 días (aproximadamente 700 generaciones).

Principales resultados:

• La Escherichia coli exhibió un crecimiento subóptimo en el glicerol inicialmente.
• Durante 40 días de evolución adaptativa, la tasa de crecimiento aumentó de manera reproducible.
• La tasa de crecimiento evolucionada alcanzó el valor óptimo predicho por el modelo in silico de células enteras.

Conclusiones:

• La evolución adaptativa puede conducir las redes metabólicas hacia estados predichos por el análisis in silico.
• Los modelos in silico combinados con la evolución adaptativa ofrecen un enfoque poderoso para diseñar los estados metabólicos deseados.
• Este estudio cierra la brecha entre las predicciones computacionales y los resultados experimentales en el metabolismo microbiano.