13455

13455

پيش بيني اصلاح ژنتيكي بر اساس روش هاي محاسباتي مختلف و مقايسه فنوتيپ هاي حاصل

كارشناسي ارشد

شيمي - بيوتكنولوژي

بهمن ماه 1392

بهمن ماه 1392

دكتر فرشته نعيم پور

چكيده در اين تحقيق، از ابزارهاي محاسباتي مهندسي متابوليك براي مدل¬سازي و شبيه¬سازي فرايند رشد سلولي مخمر پيچيا پاستوريس و توليد محصول آدنوزيل متيونين در شرايط مختلف عملياتي و سلولي استفاده گرديد. براي اعمال الگوريتم¬هاي مختلف از مدل متابوليكي مقياس ژنوم iLC915 شامل 1423 واكنش، 1303 متابوليت و 915 ژن استفاده شد. همچنين براي كاهش حجم محاسبات در برخي الگوريتم¬ها مدل متابوليكي پايه شامل 196 واكنش و 138 متابوليت، ساخته شد. ماكزيمم بازده تئوري رشد سلولي و توليد آدنوزيل متيونين روي منابع كربني لاكتات، استات، گلوكز، گليسرول، سوربيتول، آلانين و متانول و منابع نيتروژني گلوتامين، گلوتامات، آمونيوم و پرولين محاسبه شد. نتايج نشان مي¬دهدبازدهرشد و توليد محصول روي گليسرول به عنوان منبع كربني و پرولين به عنوان منبع نيتروژني بيشترين مقدار را دارد. بررسي اثر اعمال محدوديت اكسيژن روي رشد و توليد محصول،با در نظر گرفتن مقادير %21 (هوادهي كامل)، %11 و %8 براي اكسيژن ورودي انجام شد و مقايسه نتايج براي محيط كشت حداقلي گلوكز با مقادير تجربي موجود در مراجع تطابق خوبي را نشان داد. همچنين با بررسي همزمان اثر محدوديت اكسيژن و مقادير مختلف غلظت سه منبع كربني گلوكز، گليسرول و سوربيتول مشاهده شد حساسيت رشد و توليد محصول روي گليسرول، به اعمال محدوديت اكسيژن بيشتر است. آناليز مسيرهاي پايه به عنوان ابزاري مفيد براي شناسايي ساختارهاي شبكه متابوليكي مورد استفاده قرار گرفته است. بيشترين تعداد مسير پايه، 2882260 مسير و براي سوبستراي گلوكز محاسبه شد. همچنين با محاسبه ماكزيمم بازده تئوري رشد و توليد محصول مشخص شد بازده رشد روي سوبستراي گلوكزو بازده توليد محصول روي سوربيتول بيشتر است. بررسي دستكاري¬هاي ژنتيكي با استفاده از الگوريتم¬هاي مختلف انجام شد. ابتدا ژن¬ها و واكنش¬هاي ضروري براي چهار منبع كربني گلوكز، گليسرول، سوربيتول و متانول مشخص شدند. با اعمال الگوريتم¬هاي OptKnock، GDLS، ترين و CASOP پيشنهادهاي حذف ژن براي بهبود توليد محصول ارائه شد. با اعمال اين الگوريتم¬ها گونه بهينه با ژنوم حداقلي و بازده بيش از %10 ماكزيمم بازده تئوري به دست آمد. واژه‌هاي كليدي:شبيه¬سازي فنوتيپ ميكروبي، پيچيا پاستوريس، مدل متابوليكي.