SYSTEMS BIOLOGY Beschränkungsbasierte Modellierung von Stoffwechselnetzen

Die Systembiologie ist ein leistungsfähiges Instrument, das weithin zur In-silico-Analyse komplexer biologischer Systeme und Subsysteme eingesetzt wird, um das zelluläre Verhalten auf der Systemebene zu verstehen; welche Art von Wechselwirkungen zwischen zellulären Komponenten bestehen und wie diese Netzwerke unter verschiedenen Belastungen, wie z. B. rauen Umweltbedingungen, Kulturmedium und sogar genetischen Veränderungen, organisiert und reorganisiert werden. In der vorliegenden Studie werden die Anwendungen von Constraint-basierten Stoffwechselmodellen und der Systembiologie im Metabolic Engineering diskutiert. Mit Hilfe dieser Ansätze wird das Produktionspotenzial von Bernsteinsäure aus erneuerbaren Ressourcen (Glucose oder Glycerin in Minimalmedien) in Escherichia coli analysiert. Es werden Simulationen durchgeführt, um zu ermitteln, welche konkurrierenden Stoffwechselwege modifiziert werden sollten, um den Kohlenstofffluss in Richtung Bernsteinsäure umzuleiten, und um die Umweltbedingungen und die Auswirkungen des Metabolic Engineering auf den Zellstoffwechsel zu bestimmen. Während der Experimente wurden verschiedene In-silico- und In-vivo-Methoden eingesetzt, um das Stoffwechselverhalten von E. coli zu modellieren, zu analysieren, zu optimieren und vorherzusagen.