DyMMM-LEAPS:一种基于ML的框架,用于在合成微生物群落中调节均性和稳定性
Ruhi Choudhary1, Radhakrishnan Mahadevan1
1University of Toronto, Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, Toronto, ON, Canada.
Biophysical journal
|May 11, 2024
概括
我们开发了DyMMM-LEAPS,这是一个计算框架,用于设计稳定的合成微生物群落. 它有效地识别了基因电路参数,最大限度地提高了微生物社区的均性和稳定性.
科学领域:
- 合成生物学 合成生物学
- 计算生物学是一种计算生物学.
- 微生物生态学 微生物生态学
背景情况:
- 设计稳定的合成微生物联盟需要计算工具来导航复杂的参数空间.
- 为了可靠的合成微生物系统,最大限度地提高社区特性,如均性和稳定性至关重要.
研究的目的:
- 介绍DyMMM-LEAPS (动态多种代谢建模-在大参数空间中找到均性和稳定性),这是合成微生物社区设计的新框架.
- 确定基因电路参数空间中的区域,以促进微生物联盟中的高均性和稳定性.
主要方法:
- 使用自适应采样和替代建模来克服与详尽参数空间探索相关的计算成本.
- 扩展动态多种代谢建模 (DyMMM) 框架以分析大型参数空间.
- 模拟具有不同社会相互作用 (合作,竞争,掠夺) 的共同文化和多文化,使用基于定数感应的遗传电路.
主要成果:
- DyMMM-LEAPS成功地预测工程目标及其操作范围,以提高均性和稳定性.
- 证明了该框架对多种合成微生物社区配置的有效性,包括共同培养和三株培养.
- 分析揭示了特定的"口袋"的均性和稳定性,提供了关于这些属性之间的关系的见解.
结论:
- DyMMM-LEAPS为设计强大的合成微生物群落提供了一种计算效率高的方法.
- 该框架有助于调整基因电路并剖析社区均性和稳定性之间的相互作用.
- DyMMM-LEAPS可以适应更大,更复杂的微生物群落和相互作用.
