Динамическое моделирование центрального углеродного метаболизма Saccharomyces cerevisiae

В своей докторской диссертации Дэвид Лао Мартил использовал компьютерное моделирование для исследования проблем, возникающих при промышленном производстве больших количеств дрожжей Saccharomyces cerevisiae (пекарских дрожжей).

Проблема масштабирования

Промышленные процессы ферментации дрожжей происходят в больших реакторах. В таких масштабах возникает неидеальное перемешивание, что приводит к градиентам, например, питательных веществ. Эти внеклеточные возмущения влияют на клетки, которые активируют механизмы динамического ответа и адаптации.

Центральный углеродный метаболизм (ЦУМ)

Внеклеточные возмущения изменяют поведение центрального углеродного метаболизма — ключевой части метаболизма, консервативной для многих живых организмов. ЦУМ включает основные пути в клетке, которые превращают субстрат в энергию и строительные блоки, используемые для синтеза биотехнологически ценных продуктов.

Подход и результат

Для изучения влияния возмущений на ЦУМ использовалось математическое моделирование. Исследование опиралось на современные наборы данных и вычислительные алгоритмы.

Основным результатом работы стала разработанная кинетическая реконструкция метаболизма. Она служит инструментом для прогнозирования и целенаправленного управления метаболическими потоками в промышленных условиях.