30197

آناليز فلاكس‌هاي متابوليكي در جامعه منتخب ساده از ميكروبيوم روده

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- بيوتكنولوژي

1399

1402/7/15

فرشته نعيم پور

مهندسي شيمي

با توجه به نقش ميكروبيوم روده در سلامتي انسان، در اين پژوهش دو باكتري مهم روده Bifidobacterium adolescentis L2-32 وFaecalibacterium prausnitzii A2-165 و مدل‌هاي مقياس ژنوم آن‌ها به ترتيب iBif452 و iFap484 انتخاب و فلاكس‌هاي متابوليك آن‌ها بصورت منفرد با استفاده از FBA و بصورت جامعه دو عضوي با استفاده از الگوريتم SteadyCom مورد بررسي قرار گرفت. هنگام استفاده از گلوكز به عنوان تنها منبع كربني با فلاكس mmol/(gDWC.h) 1، حداكثر شدت رشد ويژه باكتري‌ B. adolescentis و جامعه ميكروبي دو عضوي به ترتيب برابر 0387/0 و 1/h0384/0 بدست آمد. رشد باكتري F. prausnitzii هنگام مصرف mmol/gDWC.h 1 گلوكز، در حضور و عدم حضور استات در محيط كشت، به‌ترتيب برابر با 0325/0 و 1/h 0082/0 حاصل شد. به منظور بهينه‌سازي توليد بوتيرات (متابوليت مهم و ضروري براي تامين انرژي و سلامت انسان) تعاملات موجود بين اعضاي جامعه مورد مطالعه قرار گرفت. اثر محدوديت منابع مختلف مغذي بررسي شد و مشخص گرديد كه با ايجاد محدوديت، رشد كاهش و توليد محصولات افزايش مي‌يابد. درحالتي‌ كه گلوكز تنها منبع كربني ورودي به جامعه باشد، رقابت دو باكتري در مصرف گلوكز منجر به غالب شدن جمعيت B. adolescentis درجامعه مي‌شود؛ درحالي كه اگر علاوه بر گلوكز، فروكتوز نيز وارد سيستم شود رقابت بين دو باكتري، با مصرف فروكتوز توسط F. prausnitzii حذف يا كاهش مي‌يابد و جمعيت اين دو سويه در جامعه تقريبا برابر مي‌شود. در حالت كربن برابر ورودي به سيستم، هنگام ورود همزمان فروكتوز و گلوكز مقدار نرخ رشد جامعه ثابت مي‌ماند در حالي كه توليد بوتيرات به ميزان 460 درصد نسبت به حالت گلوكز تنها افزايش نشان مي‌دهد‌.

1402/09/25

Metabolic flux analysis for selected intestine microbiome

10/6/2024 12:00:00 AM

Since human gut microbiome plays an important role in human health, two key gut bacteria, namely F. prausnitzii and B. adolescentis and their genomic scale models iFap484 and iBif452 were selected to investigate metabolic flux distribution of individual species and two member microbial community by FBA and SteadyCom algorithm, respectively. At fixed glucose uptake rate of 1 mmol/(gDWC.h) as the only carbon source, maximized specific growth rates of 0.0387 and 0.0384 1/h were obtained for B. adolescentis and community, respectively. Maximized growth rate of F. prausnitzii on glucose with and without acetate were 0.0325 and 0.0082 1/h, respectively. In order to optimize the production of butyrate (an important and essential metabolite for providing energy and human health), interactions between two members in community were studied. Examinations on nutrient limitation showed simultaneous decreases in growth and increases in product formation. Competition of the two bacteria for carbon source was observed when glucose was the only carbon source leading to dominance of B. adolescentis in community. However by using both glucose and fructose as substrate, fructose was exclusively consumed by F. prausnitzii and this allowed the coexistence of both members. Additionally, butyrate production by community increased by 4.6 fold despite obtaining similar growth rate compared to glucose alone case.

ميكروبيوم روده , مدل سازي متابوليكي , جوامع ميكروبي , آناليز فلاكس‌ متابوليكي , SteadyCom

Gut microbiome , Metabolic modeling , Microbial communities , Metabolic Flux Analysis , SteadyCom

Ali Basiri

Dr. Naeimpoor