对特定环境的基因组规模代谢模型的修改和分析:利用甲作为案例研究的微生物底盘
M A Kulyashov1, R Hamilton2, Y Afshin2
1Department of Computational Biology, Scientific Center for Genetics and Life Sciences, Sirius University of Science and Technology, Sochi, Russia.
mSystems
|December 19, 2024
概括
我们开发了一种计算工作流程,用于为非模型微生物 (如Methylotuvimicrobium alcaliphilum) 重建特定环境的基因组规模代谢模型 (CS-GSMs). 该工具有助于理解基因型-表型关系,并优化微生物平台的甲捕获和利用.
科学领域:
- 系统生物学 系统生物学
- 代谢工程是代谢工程.
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 特定环境的基因组规模模型 (CS-GSM) 重建整合了多个规模的数据,用于基因型-表型探索.
- 对非传统微生物来说,CS建模具有挑战性,阻碍了基础研究和应用研究.
- 甲基微生物 (Methylotuvimicrobium alcaliphilum 20ZR) 是一种用于捕获和利用甲的关键微生物底盘.
研究的目的:
- 提供一个用户友好的计算工作流来重建和查询CS-GSMs.
- 通过使用集成的Python工具,简化非模型生物的CS-GSM开发.
- 通过使用来自M. alcaliphilum 20ZR的多omics数据来验证工作流.
主要方法:
- 开发了一个图形用户界面,将COBRApy,EscherPy和RIPTiDe集成到BioUML平台中.
- 使用Jupyter笔记本用于自动化CS-GSM重建和查询.
- 使用基因表达数据优化了以前重建的全基因组代谢网络.
主要成果:
- 对M. alcaliphilum 20ZR进行自动重建的CS-GSM显示了与手动策划的模型相似的结果.
- 该模型确定了基酶路径可逆性的潜在问题,并突出了在甲-甲酸盐节点上的碳分区.
- 对于甲酸盐脱酶 (fdhAB) 和甲氧化酶 (fae1-2) 同类物质的突变性实验验证实了模型的预测.
结论:
- 开发的计算工作流有效支持对非模型微生物的CS-GSM的重建和验证.
- 这项研究推进了M. alcaliphilum 20ZR的C1代谢的基本知识.
- 工作流程有助于为生物技术和环境应用开发微生物平台.
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