通过定量异质路径设计揭示代谢工程策略
Fan Wei1,2,3, Jingyi Cai1,2, Yufeng Mao1,2
1Biodesign Center, Key Laboratory of Engineering Biology for Low-carbon Manufacturing, Tianjin Institute of Industrial Biotechnology, Chinese Academy of Sciences, Tianjin, 300308, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|October 16, 2024
概括
研究人员开发了一种跨物种代谢网络模型和算法来设计细胞工厂. 他们的工作表明,通过引入异质反应,提供新的工程策略,可以提高超过70%的产品路径产量.
科学领域:
- 代谢工程是代谢工程.
- 合成生物学 合成生物学
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 为化学生产设计高效的细胞工厂至关重要,但受到石化学产量上限的限制.
- 在代谢途径中预测和克服这些产量极限仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一个计算框架,以量化预测和增强代谢途径的产量,超出静脉测量界限.
- 确定改善工业微生物产品产量的共同策略.
主要方法:
- 开发一个高质量的跨物种代谢网络模型 (CSMN).
- 创建一个定量异质路径设计算法 (QHEPath).
- 系统评估了12,000个生物合成场景,涉及300种产品,4种基质和5种工业生物.
主要成果:
- 预计超过70%的产品途径产量可以通过引入异质反应来改进.
- 确定了13种不同的工程策略 (节碳和节能).
- 五种策略在100多种产品中表现出有效性.
结论:
- 开发的CSMN和QHEPath为设计高产量的代谢途径提供了强大的方法.
- 鉴定出的策略为增强细胞工厂中的生物合成提供了实用方法.
- 为了预测和可视化产量,创建了一个Web服务器,并根据现有文献验证了策略.
