МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИНТЕЗА БИОЭТАНОЛА И МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ ТЕРМОФИЛЬНЫМИ БАКТЕРИЯМИ РОДА Geobacillus

Полный текст:


Аннотация

В работе представлена разработанная и адаптированная к имеющимся экспериментальным данным математическая модель биосинтеза биоэтанола и молочной кислоты в клетках Geobacillus sрp. Показано, что математическая модель позволяет осуществлять in silico планирование экспериментов с бактерией Geobacillus sрp. методами молекулярно-генетической инженерии, предсказывать динамику изменения концентрации синтезируемых биоэтанола и молочной кислоты в зависимости от молекулярно-генетических манипуляций с активностью ферментов метаболической системы.


Об авторах

М. А. Нуриддинов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Ф. В. Казанцев
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


А. С. Розанов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


К. Н. Козлов
Cанкт-Петеpбуpгcкий гоcудаpcтвенный политеxничеcкий унивеpcитет, Cанкт-Петеpбуpг, Россия
Россия


С. Е. Пельтек
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Н. А. Колчанов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия
Россия


И. Р. Акбердин
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Список литературы

1. Акбердин И.Р., Казанцев Ф.В., Ермак Т.В. и др. «Электронная клетка»: проблемы и перспективы // Мат. биол. биоинф. 2013. Т. 8. № 1. С. 295–315.

2. Cavicchioli R., Amils R., Wagner D., McGenity T. Life and applications of extremophiles // Environ. Microbiol. 2011. V. 13. No. 8. Р. 1903–1907.

3. Chassagnole C., Noisommit-Rizzi N., Schmid J.W. et al. Dynamic modeling of the central carbon metabolism of Escherichia coli // Biotechnol. Bioeng. 2002. V. 79. No. 1. Р. 53–73.

4. Cripps R.E., Eley K., Leak D.J. et al. Metabolic engineering of Geobacillus thermoglucosidasius for high yield ethanol production // Metab. Eng. 2009. V. 11. No. 6. Р. 398–408.

5. Feng L., Wang W., Cheng J. et al. Genome and proteome of long-chain alkane degrading Geobacillus thermodenitrificans NG80-2 isolated from a deep-subsurface oil reservoir // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2007. V. 104. No. 13. Р��. 5602–5607.

6. Kadir T.A., Mannan A.A., Kierzek A.M. et al. Modeling and simulation of the main metabolism in Escherichia coli and its several single-gene knockout mutants with experimental verification // Microb. Cell Fact. 2010. V. 9. Р. 88.

7. Kasi D., Ragauskas A.J. Switchgrass as an energy crop for biofuel production: A review of its ligno-cellulosic chemical properties // Energy Environ. Sci. 2010. V. 3. No. 9. Р. 1182–1190.

8. Keasling J.D. Synthetic biology and the development of tools for metabolic engineering // Metab. eng. 2012. V. 14. No. 3. Р. 189–195.

9. Kozlov K., Samsonov A. DEEP – differential evolution entirely parallel method for gene regulatory networks // J. Supercomputing. 2011. V. 57. P. 172–178.

10. Kuipers O.P. Genomics for food biotechnology: prospects of the use of high-throughput technologies for the improvement of food microorganisms // Curr. Opin. Biotechnol. 1999. V. 10. No. 5. Р. 511–516.

11. Likhoshvai V., Ratushny A. Generalized Hill function method for modeling molecular processes // J. Bioinform. Computat. Biol. 2007. V. 5. No. 2b. Р. 521–531.

12. Nazina T.N., Tourova T.P., Poltaraus A.B. et al. Taxonomic study of aerobic thermophilic bacilli: descriptions of Geobacillus subterraneus gen. nov., sp. nov. and Geobacillus uzenensis sp. nov. from petroleum reservoirs and transfer of Bacillus stearothermophilus, Bacillus thermocatenulatus, Bacillus thermoleovorans, Bacillus kaustophilus, Bacillus thermodenitrificans to Geobacillus as the new combinations G. stearothermophilus, G. thermoleovorans, G. kaustophilus, G. thermoglucosidasius and G. thermodenitrificans // Intern. J Syst. Evol Microbiol. 2001. V. 51. Р. 433–446.

13. Oshiro M., Shinto H., Tashiro Y. et al. Kinetic modeling and sensitivity analysis of xylose metabolism in Lactococcus lactis IO-1 // J. Biosci. Bioeng. 2009. V. 108. No. 5. Р. 376–384.

14. Parekh S., Vinci V.A., Strobel R.J. Improvement of microbial strains and fermentation processes // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2000. V. 54. No. 3. Р. 287–301.

15. Peskov K., Mogilevskaya E., Demin O. Kinetic modelling of central carbon metabolism in Escherichia coli // FEBS J. 2012. V. 279. No. 18. Р. 3374–3385.

16. Rizzi M., Baltes M., Theobald U., Reuss M. In vivo analysis of metabolic dynamics in Saccharomyces cerevisiae: II. Mathematical model // Biotechnol. Bioeng. 1997. V. 55. No. 4. Р. 592–608.

17. Smallbone K., Simeonidis E., Swainston N., Mendes P. Towards a genome-scale kinetic model of cellular metabolism // BMC Systems Biol. 2010. V. 4. No. 1. P. 6.

18. Sonnleitner B., Cometta S., Fiechter A. Equipment and growth inhibition of thermophilic bacteria // Biotechnol. Bioeng. 1982. V. 24. No. 11. Р. 2597–2599.

19. Storn R., Price K. Differential evolution–a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces // J. Global Optimization. 1997. V. 11. No. 4. Р. 341–359.

20. Tang Y.J., Sapra R., Joyner D. et al. Analysis of metabolic pathways and fluxes in a newly discovered thermophilic and ethanol-tolerant Geobacillus strain // Biotechnol. Bioeng. 2009. V. 102. No. 5. Р. 1377–1386.

21. Weber C., Farwick A., Benisch F. et al. Trends and challenges in the microbial production of lignocellulosic bioalcohol fuels // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. V. 87. No. 4. Р. 1303–1315.

22. Wu S., Liu B., Zhang X. Characterization of a recombinant thermostable xylanase from deep-sea thermophilic Geobacillus sp. MT-1 in East Pacific // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2006. V. 72. No. 6. Р. 1210–1216.

23. Zhao Y., Caspers M.P., Abee T. et al. Complete genome sequence of Geobacillus thermoglucosidans TNO-09.020, a thermophilic sporeformer associated with a dairy-processing environment // J. Bacteriol. V. 194. 2012. No. 15. Р. 4118–4118.


Дополнительные файлы

Просмотров: 95

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)