Análisis a nivel de sistemas de los mecanismos que regulan el flujo metabólico de la levadura

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología de sistemas
• Ingeniería metabólica

Sus antecedentes:

• Los flujos metabólicos celulares se rigen por las actividades enzimáticas y las concentraciones de metabolitos.
• Los métodos bioquímicos tradicionales a menudo no logran capturar las variaciones dinámicas de concentración en los estados fisiológicos.
• La comprensión de la regulación requiere la integración de la cinética de las enzimas con los datos de abundancia de metabolitos y enzimas.

Objetivo del estudio:

• Para cuantificar las concentraciones de enzimas y metabolitos y los flujos metabólicos en la levadura.
• Determinar las contribuciones relativas de los niveles de enzimas y metabolitos a la regulación metabólica.
• Identificar y verificar bioquímicamente las instancias de regulación metabólica por vías cruzadas.

Principales métodos:

• Medición de las concentraciones de enzimas y metabolitos y flujos metabólicos en 25 cultivos de levadura en estado de equilibrio.
• Aplicación de la cinética de Michaelis-Menten para evaluar la relación entre las concentraciones y las velocidades de reacción.
• Verificación bioquímica de los mecanismos de regulación de las vías cruzadas identificados.

Principales resultados:

• Se identificaron las concentraciones de sustrato como los factores más fuertes de las tasas netas de reacción metabólica celular.
• Las concentraciones de metabolitos ejercieron colectivamente más del doble de la influencia fisiológica de las concentraciones de enzimas en los flujos metabólicos.
• Se descubrieron tres nuevos casos de regulación de la vía cruzada, incluida la inhibición del citrato de la piruvato quinasa.

Conclusiones:

• Las concentraciones de metabolitos juegan un papel más dominante que las concentraciones de enzimas en la regulación del metabolismo celular.
• Se encontró que la acumulación de citrato inhibe el flujo glicolítico en la levadura limitada en nitrógeno a través de la piruvato quinasa.
• Este estudio proporciona un marco cuantitativo para la comprensión de la regulación metabólica y las interacciones de vía cruzada.