Метаболічна інженерія

🧬 Методи та інструменти

Flux Balance Analysis (FBA)

Математичне моделювання метаболічних флюксів на основі стехіометрії реакцій. Передбачає оптимальні шляхи та обмеження; використовується для проектування шляхів.

Gene Knockout та Overexpression

Видалення конкурентних шляхів через knockout генів; посилення цільових шляхів через overexpression ключових ферментів. CRISPR/Cas полегшує точкові зміни.

Fine-tuning експресії

Промоторні бібліотеки з різною силою для оптимізації рівнів експресії; RBS інжиніринг для контролю трансляції. Дозволяє знайти оптимальний баланс.

Балансування кофакторів

NADH/NAD+, ATP/ADP баланс критичний для продуктивності. Стратегії: альтернативні шляхи, регенерація кофакторів, перепрограмування метаболізму.

📊 Системна біологія та моделювання

Genome-scale моделі

Реконструйовані метаболічні мережі для цілого геному; передбачають реакції на зміни та оптимізують флюкси. Приклади: iML1515 для E. coli.

Метаболоміка

Профілювання метаболітів для виявлення бутильних пляшок (bottlenecks) та моніторингу оптимізації. LC-MS, GC-MS для кількісного аналізу.

Машинне навчання

Передбачення оптимальних стратегій, аналіз великих даних, оптимізація параметрів. Інтеграція з моделями метаболізму.

🌱 Застосування

Біопаливо

Етанол, бутанол, ізобутанол, жирні кислоти, алкани. Оптимізація шляхів та толерантності до продуктів. Конкуренція з харчовими ресурсами викликає дискусії.

Біохімікати

Молочна кислота, сукцинат, фумарат, 1,3-пропандіол, 3-гідроксипропіонат. Альтернатива нафтохімічним процесам; екологічні переваги.

Фармацевтика

Антибіотики (пеніцилін, еритроміцин), вітаміни, гормони, терапевтичні білки. Персоналізація та оптимізація виробництва.

Ферменти та білки

Індустріальні ферменти (ліпази, целюлази), косметика, харчові добавки. Висока специфічність та ефективність.

🔬 Еволюційна інженерія

Directed Evolution

Вибір мутантів з покращеною продуктивністю; ітерації мутагенезу та селекції. Комбінується з раціональним дизайном.

Adaptive Laboratory Evolution

Довготривала культивація під селективним тиском; накопичення мутацій, що покращують фітнес. Виявлення неочевидних рішень.

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.