آناليز فلاكس هاي متابوليك در جوامع ميكروبي

كارشناسي ارشد

جامعه ميكروبي به دركنار هم قرار گرفتن و وجود تعامل موثر ميان چند ميكروارگانيسم اطلاق مي-شود. در اين پژوهش رشد چند جامعه ميكروبي طراحي شده با تعاملات متفاوت رقابت و همسفرگي با استفاده از مدل¬سازي متابوليك و دو رويكرد زيرمجموعه¬ها (حداكثر سازي رشد در سطح جامعه) و بهينه¬سازي دوسطحي (حداكثرسازي همزمان رشد هر عضو و جامعه با الگوريتم (OptCom مورد بررسي قرار گرفته¬اند. در جامعه ميكروبي شامل دو عضو مشابه در رقابت براي مصرف mmol (gDWC h)-1 10 گلوكز، رويكرد زيرمجموعه¬ها منجر به توليد زيست توده به ميزان h-1 8312/0 فقط توسط يكي از اعضا گرديد، در حاليكه با الگوريتم OptCom براي هر يك از اعضا سهم برابر h-1 4156/0 بدست آمد. نتايج نشان دهنده تطبيق بيشتر نتايج رويكرد دو سطحي با واقعيت مبني بر رشد هر دو عضو در جامعه ميكروبي مي¬باشد. در اين جامعه ميكروبي، الگوهاي رفتار جامعه در مقايسه با مدل تك ميكروارگانيسم رفتار مشابهي را نشان مي¬دهد. در جوامع تشكيل شده از اعضا مختلف با نرخ رشدهاي نابرابر، هر دو رويكرد منبع كربني را به عضو با نرخ رشد بيشتر تخصيص مي¬دهند مگر آنكه محدوديت ديگري اعمال شود. در بررسي چنين جامعه¬اي با نرخ رشد متفاوت اعضا، دو رويكرد تمام زيست توده توليدي به ميزان h-1 5982/0 را به عضو با نرخ رشد بالاتر اختصاص دادند. در جامعه طراحي شده ديگر با تعامل همسفرگي، منبع كربني جامعه فقط توسط يك عضو مصرف و منجر به رشد آن مي¬گردد در حاليكه رشد عضو دوم وابسته به اتانول توليدي عضو اول مي¬باشد. نرخ رشد كلي اين جامعه در دو حالت (الف) توليد اتانولmmol (gDWC h)-1 2795/8 كه طبق محاسبات ميزان اتانول توليدي ميكروارگانيسم مورد بررسي در شرايط منفرد مي¬باشد و (ب) حالت محاسبه اتانول توليدي توسط الگوريتم بدون محدوديت، بررسي شد كه به ترتيب منجر به نرخ رشد كلي 4786/0 و h-1 7819/0 در سطح جامعه گشت. در جامعه ميكروبي ديگر از ميكروارگانيسم E. coliاي كه واكنش¬ حياتي درون سلولي Isocitrate dehydrogenase آن حذف شده بود و امكان بقا و رشد نداشت در كنار ميكروارگانيسم ديگري كه امكان تبادل محصولات واكنش ¬مذكور را داشت استفاده شد و به ين ترتيب امكان رشد آن در قالب يك جامعه ميكروبي فراهم شد. در آخرين جامعه مورد بررسي داراي تعاملات دروني زياد، دو رويكرد موفق به مدل¬سازي روابط موجود در جامعه و پيش¬بيني نرخ رشد كلي h-1 4878/2 براي جامعه شدند. اگرچه نرخ رشد كلي محاسبه شده توسط دو رويكرد يكسان است، هزينه محاسباتي كمتر رويكرد زيرمجموعه¬ها، اين رويكرد را در اولويت قرار مي¬دهد. مزيت استفاده از الگوريتم OptCom زماني است كه دو عضو جامعه كاملا يكسان باشند كه در اين صورت اين الگوريتم سوبسترا را به طور مساوي تقسيم كرده و نرخ رشد يكساني را براي دو عضو پيش¬بيني مي¬نمايد.

194707

دانشگاه علم و صنعت ايران

بيوتكنولوژي

دكتر فرشته نعيم پور