8667

8667

بررسي رشد و توليد محصول در باسيلوس سابتيليس با استفاده از مدل متابوليكي للبالالا

دكتري

شيمي گرايش بيوتكنولوژي

1390

1390

دكتر فرشته نعي مپور

در اين تحقيق، از آناليز موازنه فلاكس كه يك روش مدل سازي بر پايه محدوديت است، براي مدل سازي و شبيه سازي فرآيند رشد و توليد سورفكتين در باسيلوس سابتيليس استفاده گرديد. مدل سازي بر مبناي يك شبكه متابوليكي مقياس ژنوم شامل 844 ژن، 988 متابوليت و 1020 واكنش انجام گرفت و بيوسنتز محصولات مختلف اين گونه شامل شش نوع مختلف سورفكتين و محصول جانبي اسيدي فتاليك آنهيدريد به اين مدل متابوليكي اضافه گرديد. ماكزيمم بازده تئوري رشد و توليد سورفكتين بر روي منابع كربني گلوكز، ساكاروز، گليسرول، سيترات و لاكتيت و منابع نيتروژني آمونيوم، نيترات، اوره و هيستيدين و تأثير ميزان اكسيژن محلول بر رشد سلولي با استفاده از مدل بدست آورده شد. نتايج نشان مي دهد كه ساكاروز و سيترات به ترتيب از بيشترين و در ميان منابع كربني برخوردار هستند. بيشترين و كمترين بازده (g/g) 0/ 0 و 28 / كمترين بازده رشد برابر با 49 م ي باشد . (g/g) 0/ 4 و 62 / رشد بر روي منابع نيتروژني نيز به ترتيب مربوط به اوره و هيستيدين با مقادير 16 همچنين، پيش بيني تأثير منابع كربني و نيتروژني مورد تحقيق بر فلاكس تبادل پروتون عبوري از غشاء سلولي و حساسيت رشد باكتري به اين فلاكس در هنگام استفاده از منابع مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتايج در ميان منابع كربني مي گردند . pH مدل، سيترات و ساكاروز به ترتيب منجر به بيشترين افزايش و كاهش همچنين، پيش بيني مي شود كه باكتري هنگام رشد بر روي آمونيوم و نيترات به ترتيب بيشترين كاهش و افزايش در محيط كشت DSM را داشته باشد. داد ههاي تجربي بدست آمده از تلقيح باسيلوس سابتيليس 3256 pH نمكي شامل منابع كربني و نيتروژني مورد تحقيق براي ارزيابي كيفي نتايج مدل استفاده گرديد. پيش بيني مدل براي تمامي منابع كربني و منابع نيتروژني كلريد آمونيوم، نيترات آمونيوم و نيترات سديم در تطابق خوبي با داده هاي تجربي است. پيش بيني ها براي دو منبع اوره و هيستيدين، انحراف از داد ههاي تجربي را نشان مي دهد كه علت آن مي تواند استفاده از اين دو تركيب به عنوان هر دو منبع كربني و نيتروژني باشد . تأث ير محدودكنندگي منابع كربني گلوكز و نيتروژني نيترات آمونيوم بر رشد و توليد سورفكتين نيز با استفاده از آناليز حساسيت و به كمك داده هاي تجربي موجود مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان م يدهد كه همواره شروع توليد سورفكتين با ايجاد محدوديت منبع كربني گلوكز همراه خواهد بود. حذف ژن، حذف ژن دوتايي و اضافه كردن ژن در دو محيط كشت معين و پيچيده نيز مورد مطالعه قرار گرفت و راهكارهايي براي كاهش ي ا حذف توليد محصول جانبي فتاليك آنهيدريد بر اساس نتايج حذف ژن ارائه گرديد. نتايج اضافه كردن ژن نشان مي دهد كه افزودن ژن دو آنزيم ليوسين دهيدروژناز و گليسرآلدهايد- 3-فسفات دهيدروژناز باعث افزايش بازده رشد و توليد سورفكتين مي شود. در ادامه، يك الگوريتم خطي شامل چهار فاز و هفت مرحله براي جستجوي سيستماتيك تمامي توزيع فلاكس هاي بهينه چندگانه در يك شبكه متابوليكي ارائه گرديد. مقايسه با روش هاي قبلي نشان مي دهد كه الگوريتم خطي پيشنهادي يك روش ساده، دقيق و مفهومي با قابليت يافتن تمامي جواب هاي بهينه است. واژه هاي كليدي: مدل سازي و شبيه سازي ميكروبي، باسيلوس سابتيلي س، آناليز موازنه فلاكس، برنامه ريزي خطي، مدل مقياس ژنوم، سورفكتين، توزيع فلاكس بهينه چندگانه.