Various new experimental and theore

Various new experimental and theoretical techniques were devised and applied to quantify the metabolic rates of the yeast S. cerevisiae CEN.PK 113-7D grown under various conditions and substrates in carbon-limited aerobic chemostat cultures. The main tool applied for this purpose was the co-factor based metabolic flux analysis. The scope of the work reaches from the initial analysis of biomass, to the quantification of the concentration of glycolytic intermediates.

The biomass composition of the yeast S. cerevisiae was analysed under different growth conditions. The introduction of tightly bound water, 4%, in the biomass resolved systematic differences. Metabolic flux analysis was based this. Using the maximum yield principle to select between different network options, a P/O ratio of 1.44, a maintenance coefficient kATP of 0.646 mol ATP/C-mol biomass and a growth related ATP requirement 55.2 mmol ATP/C-mol/hr were derived. The metabolic network model with these parameters was then used to make forecasts for critical ethanol to glucose ratios. The maximal ratios, for which the ethanol was completely metabolised, were 47:53, 57:43, and 73:27 on C-mol basis for three mutants, while a fourth one was not well predicted. This established the first successful quantitative prediction of mutants based on the maximum yield principle.

To expand the possibilities of the metabolic network analysis, it was found necessary to include the subcellular compartmentation in the model. Shuttle systems were used for components for which no transporters were identified and an existence was deemed doubtful, e.g the amino group and the C2-carbon skeleton. The proposed model thus used a isooxovalerate/valine shuttle system for the mitochondrial import of the amino group. It employed the branched-chain amino acid transaminase (BATl & BAT2) and would operate with transporters for isooxovalerate and valine. Special attention was given to the mitochondrial import of the C2-carbon skeleton. Three possible metabolic networks are proposed, each containing a cytosolic and a mitochondrial compartment, for the aerobic growth of S. cerevisiae on glucose, ethanol, or acetate.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ต่าง ๆ ทฤษฎี และทดลองเทคนิคใหม่ ๆ ถูกคิดค้น และใช้วัดปริมาณยีสต์ S. cerevisiae ของอัตราการเผาผลาญ คือ D 113-7 เติบโตขึ้นภายใต้เงื่อนไขและพื้นผิวใน chemostat แอโรบิกคาร์บอนจำกัดวัฒนธรรมต่าง ๆ เครื่องมือหลักที่ใช้สำหรับวัตถุประสงค์นี้ถูกเผาผลาญไหลวิเคราะห์ตามปัจจัยร่วม ขอบเขตของงานเหลือจากการวิเคราะห์เริ่มต้นของชีวมวล นับของความเข้มข้นของ glycolytic intermediatesองค์ประกอบของชีวมวลของยีสต์ S. cerevisiae เป็น analysed ภายใต้เงื่อนไขที่เจริญเติบโตแตกต่างกัน แนะนำน้ำผูกแน่น 4% ในชีวมวลที่แก้ไขความแตกต่างระบบ วิเคราะห์การไหลเผาผลาญขึ้นอยู่นี้ โดยใช้หลักผลตอบแทนสูงสุดให้เลือกระหว่างตัวเลือกเครือข่ายที่แตกต่างกัน P/O อัตราส่วนของ 1.44, kATP สัมประสิทธิ์การบำรุงรักษาของชีวมวล 0.646 โมล ATP/C-โมลและเติบโตที่เกี่ยวข้องกับ mmol ความ 55.2 ATP ATP/C-โมล/ชมได้มา แล้วใช้แบบเครือข่ายที่เผาผลาญกับพารามิเตอร์เหล่านี้เพื่อทำการคาดการณ์สำหรับเอทานอลที่สำคัญอัตราส่วนของน้ำตาลกลูโคส อัตราส่วนสูงสุด ซึ่งเอทานอลมีทั้งหมด metabolised มี 47:53, 57:43 และ 73:27 ตาม C โมลในสามสายพันธุ์ ขณะหนึ่งก็ไม่ดีคาดว่า สี่ นี้ก่อตั้งขึ้นที่ทำนายความสำเร็จเชิงปริมาณแรกของสายพันธุ์ที่ยึดหลักผลตอบแทนสูงสุดการขยายไปของการวิเคราะห์เครือข่ายเผาผลาญ จะพบจำเป็นต้องรวม subcellular compartmentation ในรูปแบบ ระบบรถใช้สำหรับคอมโพเนนต์ที่ผู้ไม่ระบุ และการดำรงอยู่ไม่ถือว่าหนี้สงสัยสูญ เช่นกลุ่มอะมิโนและคาร์บอน C2 โครงกระดูก แบบเสนอดังนั้นใช้ระบบรถ isooxovalerate/วา ลีนนำเข้า mitochondrial ของกลุ่มอะมิโน มันจ้าง transaminase กรดอะมิโนโซ่ branched (BATl & BAT2) และจะทำงานกับผู้ isooxovalerate และวาลีน เรียนพิเศษได้รับ mitochondrial นำเข้าของโครงกระดูกคาร์บอน C2 เครือข่ายการเผาผลาญเป็นไปได้ที่สามเสนอ แต่ละประกอบด้วยการ cytosolic และช่องที่ mitochondrial, S. cerevisiae ในกลูโคส เอทานอล หรือ acetate เจริญเต้นแอโรบิก

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เทคนิคการทดลองต่างๆและทฤษฎีใหม่ที่ถูกคิดค้นและนำไปใช้กับปริมาณการเผาผลาญอัตราของยีสต์ S. cerevisiae CEN.PK 113-7D ที่ปลูกภายใต้เงื่อนไขต่างๆและพื้นผิวคาร์บอน จำกัด วัฒนธรรม chemostat แอโรบิก เครื่องมือหลักที่ใช้เพื่อการนี้คือการวิเคราะห์การไหลของการเผาผลาญตามปัจจัยร่วม ขอบเขตของงานถึงจากการวิเคราะห์เริ่มต้นของชีวมวลเพื่อปริมาณความเข้มข้นของตัวกลางที่ glycolytic. องค์ประกอบมวลชีวภาพของยีสต์ S. cerevisiae ถูกวิเคราะห์ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน การแนะนำของน้ำที่ถูกผูกไว้อย่างแน่นหนา, 4% ในชีวมวลได้รับการแก้ไขอย่างเป็นระบบที่แตกต่างกัน การวิเคราะห์การไหลของการเผาผลาญเป็นไปตามนี้ การใช้หลักการผลผลิตสูงสุดเพื่อเลือกระหว่างตัวเลือกเครือข่ายที่แตกต่างกันอัตราส่วน P / O 1.44, ค่าสัมประสิทธิ์การบำรุงรักษา kATP ของ 0.646 โมลเอทีพี / ชีวมวล C-โมลและเอทีพีที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของความต้องการ 55.2 มิลลิโมลเอทีพี / C-mol / ชมที่ได้รับ . รูปแบบของเครือข่ายการเผาผลาญอาหารที่มีค่าเหล่านี้ถูกนำมาใช้แล้วจะทำให้การคาดการณ์สำหรับเอทานอลที่สำคัญเป็นน้ำตาลกลูโคสอัตราส่วน อัตราส่วนสูงสุดที่เอทานอลได้รับการ metabolised สมบูรณ์เป็น 47:53, 57:43 และ 73:27 บนพื้นฐาน C-mol สามกลายพันธุ์ในขณะที่หนึ่งในสี่ที่ไม่ได้คาดการณ์ไว้อย่างดี นี้เป็นที่ยอมรับการทำนายเชิงปริมาณครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จของการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับหลักการที่ให้ผลตอบแทนสูงสุด. เพื่อขยายความเป็นไปได้ของการวิเคราะห์เครือข่ายการเผาผลาญก็พบสิ่งที่จำเป็นที่จะรวม compartmentation subcellular ในรูปแบบ ระบบรับส่งถูกนำมาใช้สำหรับส่วนประกอบที่ขนส่งไม่มีการระบุและการดำรงอยู่ก็ถือว่าหนี้สงสัยจะสูญเช่นกลุ่มอะมิโนและโครงกระดูก C2 คาร์บอน รูปแบบที่นำเสนอจึงใช้ระบบ isooxovalerate / valine รถรับส่งสำหรับการนำเข้ายลของกลุ่มอะมิโน มันลูกจ้างโซ่กิ่ง transaminase กรดอะมิโน (BATl และ BAT2) และจะดำเนินการกับการขนส่งสำหรับ isooxovalerate และ valine ความสนใจเป็นพิเศษที่จะได้รับการนำเข้ายลของโครงกระดูก C2 คาร์บอน สามเครือข่ายการเผาผลาญเป็นไปได้ที่จะนำเสนอแต่ละที่มี cytosolic และช่องยลสำหรับการเจริญเติบโตของเอสแอโรบิกใน cerevisiae น้ำตาลเอทานอลหรืออะซิเตท

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ทฤษฎีและเทคนิคการทดลองต่าง ๆใหม่ถูกสร้างขึ้นและนำมาใช้เพื่อวัดอัตราการเผาผลาญของยีสต์ S . cerevisiae cen.pk 113-7d เติบโตภายใต้สภาวะต่างๆและพื้นผิวคาร์บอน จำกัด ที่มีการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่อง วัฒนธรรม เครื่องมือหลักที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้เป็น Co ปัจจัยวิเคราะห์การไหลการเผาผลาญอาหารพื้นฐาน ขอบเขตของงานถึงจากการวิเคราะห์เบื้องต้นของชีวมวลกับปริมาณของความเข้มข้นของ glycolytic intermediates

กำหนดองค์ประกอบของยีสต์ S . cerevisiae วิเคราะห์ภายใต้เงื่อนไขการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน แนะนำให้แน่นผูกน้ำ 4% ในชีวมวลการแก้ไขความแตกต่างที่เป็นระบบ การวิเคราะห์การไหลการเผาผลาญอาหาร ตามนี้ การใช้ผลผลิตสูงสุดหลักการที่จะเลือกระหว่างตัวเลือกเครือข่ายที่แตกต่างกันP / O เท่ากับ 1.44 , การบำรุงรักษาของสัมประสิทธิ์ katp 0.646 mol เอทีพี / c-mol ชีวมวลและการเจริญเติบโตที่เกี่ยวข้องกับเอทีพีเอทีพี / c-mol ความต้องการ 200 มิลลิโมล / ชั่วโมงได้ . เครือข่ายรูปแบบการเผาผลาญกับพารามิเตอร์เหล่านี้ถูกใช้เพื่อทำให้การคาดการณ์ที่สำคัญสำหรับเอทานอลในอัตราส่วนกลูโคส อัตราส่วนสูงสุด ซึ่งเอทานอลได้อย่างสมบูรณ์ metabolised , 47:53 57:43 , และ 73 :27 ใน c-mol พื้นฐานสาม mutants ขณะที่สี่หนึ่งคือไม่ได้คาดการณ์ไว้ การพยากรณ์เชิงปริมาณนี้ก่อตั้งขึ้นครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จของสายพันธุ์ขึ้นอยู่กับหลักการให้ผลผลิตสูงสุด

เพื่อขยายโอกาสของการวิเคราะห์เครือข่ายการเผาผลาญอาหาร พบต้องมีการแบ่งออกเป็นส่วนตําแหน่งภายในเซลล์ในรูปแบบระบบรับส่งที่ใช้เป็นส่วนประกอบที่ไม่มีผู้ถูกระบุและการดำรงอยู่ถูกถือว่าน่าสงสัย เช่น กลุ่มอะมิโนและ C2 คาร์บอนโครงกระดูก แบบจำลองจึงใช้ isooxovalerate / เวลีนรับส่งระบบตัดเข้าในกลุ่มอะมิโน .มันใช้กิ่งโซ่กรดอะมิโน 4 ( batl & bat2 ) และจะดำเนินการกับผู้ที่ isooxovalerate และ วาลีน . ความสนใจพิเศษคือให้ตัดเข้าใน C2 คาร์บอนโครงกระดูก เครือข่ายการเผาผลาญอาหารสามเป็นไปได้เสนอแต่ละที่มี cytosolic และตัดช่องสำหรับการเจริญเติบโตแอโรบิกของ S . cerevisiae ยีสต์ เอทานอลหรืออะซิเทต