27949

بررسي توزيع فلاكس‌هاي متابوليك در سيانوباكتري‌ها

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1398

1401/6/28

دكتر فرشته نعيم‌پور

مهندسي شيمي، نفت و گاز

سيانوباكتري‌ها ¬به¬دليل انعطاف¬پذيري متابوليكي بالا مي¬توانند در شرايط فتوتروفي، هتروتروفي، ميكسوتروفي، فتوهتروتروفي و ديازوتروفي رشد كنند. درك جزئيات متابوليسم آن¬ها به افزايش بازده استفاده از آن‌ها كمك مي‌كند. بنابراين در اين پژوهش جهت درك فعل و انفعالات درون سلولي يك سيانوباكتري، از مدل isyp821 كه آخرين مدل ارائه شده براي سويه Synechococcus sp. PCC 7002 است، استفاده شد. در شرايط فتوتروفي صحت مدل تاييد شد و گپ‌هاي آن شناسايي شد كه پس از برطرف كردن اين گپ‌ها با استفاده از آناليز موازنه فلاكس ميزان رشد سلولي در شرايط فتوتروفي (h -1 1927/0) تعيين شد. در ادامه حداكثر توانايي توليد محصولات تخميري و گليلوژن اين سويه مشخص شد سپس تاثير منابع مختلف نيتروژني بررسي شد. پس از آن متابوليسم‌هاي هتروتروفي (h -1 2815/0)، ميكسوتروفي (h -15778/0) و فتوهتروتروفي (h -1 6906/0) شبيه‌سازي شدند و با استفاده از آناليز تغييرپذيري شار و آناليز صفحات فازي اين متابوليسم‌ها مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند. چرخه كالوين در هتروتروفي غيرفعال و در فتوهتروتروفي فعاليت بسيار كمتري نسبت به ديگر متابوليسم¬ها داشت و در صورت حضور نور تمامي واكنش¬هاي TCA فعال نبودند و TCA غيركامل بود اما در تاريكي و نبود نور (هتروتروفي) تمام واكنش¬هاي چرخه TCA فعال بودند. از آنجائيكه سيانوباكتري‌ها در شب و عدم حضور نور نيز زنده مي¬مانند، چرخه روشنايي-تاريكي به-صورت رشد و توليد مواد ذخيره¬شونده (گليكوژن) در روشنايي و مصرف اين مواد به عنوان منبع كربن و انرژي در تاريكي موررد بررسي قرار گرفت و اين شبيه¬سازي منجر به رشد سلولي h -1 206/0 شد.

1401/12/11

Investigating metabolic fluxes distributions in cyanobacteria

9/19/2023 12:00:00 AM

Cyanobacteria due to their highly flexible metabolism can grow under phototrophic, heterotrophic, mixotrophic, photoheterotrophic and diazotrophic conditions. Understanding the details of their metabolism helps increasing their efficiency. To understand the intracellular interactions of cyanobacteria, the latest model presented for Synechococcus sp. PCC 7002 strain, isyp821 model, was used in this study. Accuracy of this model was tested under phototrophic conditions and the gaps were identified and resolved. Metabolic flux balance analysis (FBA) was applied and maximum cell growth rates of 0/1927, 0/2815, 0/5778 and 0/6906 h-1 were obtained under phototrophic, heterotrophic, mixotrophic and photoheterotrophic conditions. Maximum cell ability in formation of fermented products and storage material (glycogen) as well as the effect of different nitrogen sources were investigated. Additionally, flux variability analysis and phase plane analysis were applied. Calvin cycle was inactive in heterotrophic and in photoheterotrophic condition its activity was much less than other metabolisms and in the presence of light TCA was incomplete (all TCA reactions were not active) but in the dark and lack of light (heterotrophic) all TCA cycle reactions were active. Since cyanobacteria can survive during night (lack of light), the light-dark cycle was investigated where cells produce storage materials (glycogen) in light and consume these materials as carbon and energy source in the dark and this simulation led to 0/206h-1 cellular growth.

سيانوباكتري , آناليز موازنه شار , چرخه روشنايي-تاريكي , ميكسوتروفيك , هتروتروفيك , فتوتروفيك

Cyanobacteria , Flux Balance Analysis , Light-dark cycle , Mixoterophic , Heterotrophic , Phototerophic

Hamide Amirikia

Fereshteh Naeimpoor