Метаболічна інженерія та системна біологія

🔬 Основні принципи метаболічної інженерії

Метаболічні шляхи

Визначення: послідовності хімічних реакцій, що перетворюють субстрати в продукти через проміжні метаболіти. Кожна реакція каталізується ферментом.

Типи: анаболічні (синтез, споживають енергію), катаболічні (деградація, вивільняють енергію).

Регуляція: алостерична регуляція, транскрипційна регуляція, ковалентна модифікація контролюють потік метаболітів.

Мережі: метаболічні шляхи утворюють складні мережі з багатьма перехрестями, циклами, регуляцією.

Стратегії інженерії

Підвищення виходу: збільшення експресії ключових ферментів, видалення конкуруючих шляхів, оптимізація проміжних метаболітів.

Використання нових субстратів: додавання шляхів для використання дешевих субстратів (відходи, CO₂).

Створення нових шляхів: додавання нових ферментів для синтезу нових продуктів.

Оптимізація балансу: баланс між ростом клітин та продукцією метаболітів.

📊 Системна біологія

Холістичний підхід

Інтеграція даних: геноміка (гени), транскриптоміка (mRNA), протеоміка (білки), метаболоміка (метаболіти) інтегруються для повного розуміння.

Моделювання: математичні моделі (детерміністичні, стохастичні) для передбачення поведінки систем.

Верифікація: експерименти для перевірки моделей, ітеративне покращення.

Моделювання метаболічних мереж

Flux Balance Analysis (FBA): оптимізація потоку метаболітів через мережу для максимізації цільової функції (біомаса, продукт).

Кінетичне моделювання: детальні моделі з кінетикою ферментів для динаміки.

Геномно-масштабні моделі: моделі всього метаболізму на основі геному.

⚙️ Інструменти та методи

Генна інженерія

CRISPR-Cas9: точне редагування генів для додавання, видалення, модифікації генів.

Промотори: контроль експресії генів через різні промотори (конститутивні, індуцибельні).

Рибосомні сайти зв'язування: контроль рівня експресії білків.

Омічні технології

Метаболоміка: вимірювання всіх метаболітів для розуміння стану системи.

Транскриптоміка: RNA-seq для вимірювання експресії всіх генів.

Протеоміка: вимірювання всіх білків, їх модифікацій.

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Protein Folding Visualiser і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.