亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Harnessing Natural Modularity of Metabolism with Goal Attainment Optimization to Design a Modular Chassis Cell for Production of Diverse Chemicals

模块化设计 合成生物学 模块化(生物学) 计算机科学 生化工程 代谢工程 代谢通量分析 代谢网络 系统生物学 分布式计算 计算生物学 生物 工程类 程序设计语言 新陈代谢 生物化学 内分泌学 遗传学
作者
Sergio Garcia,Cong T. Trinh
出处
期刊:ACS Synthetic Biology [American Chemical Society]
卷期号:9 (7): 1665-1681 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acssynbio.9b00518
摘要

Modular design is key to achieve efficient and robust systems across engineering disciplines. Modular design potentially offers advantages to engineer microbial systems for biocatalysis, bioremediation, and biosensing, overcoming the slow and costly design–build–test–learn cycles in the conventional cell engineering approach. These systems consist of a modular (chassis) cell compatible with exchangeable modules that enable programmed functions such as overproduction of a desirable chemical. We previously proposed a multiobjective optimization framework coupled with metabolic flux models to design modular cells and solved it using multiobjective evolutionary algorithms. However, such approach might not achieve solution optimality and hence limits design options for experimental implementation. In this study, we developed the goal attainment formulation compatible with optimization algorithms that guarantee solution optimality. We applied goal attainment to design an Escherichia coli modular cell capable of synthesizing all molecules in a biochemically diverse library at high yields and rates with only a few genetic manipulations. To elucidate modular organization of the designed cells, we developed a flux variance clustering (FVC) method by identifying reactions with high flux variance and clustering them to identify metabolic modules. Using FVC, we identified reaction usage patterns for different modules in the modular cell, revealing that its broad pathway compatibility is enabled by the natural modularity and flexible flux capacity of endogenous core metabolism. Overall, this study not only sheds light on modularity in metabolic networks from their topology and metabolic functions but also presents a useful synthetic biology toolbox to design modular cells with broad applications.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
婼汐完成签到 ,获得积分10
1秒前
活力半凡完成签到,获得积分10
10秒前
Cathy完成签到,获得积分10
19秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
21秒前
怕孤单的思雁完成签到,获得积分10
1分钟前
闫雪发布了新的文献求助10
1分钟前
gszy1975完成签到,获得积分10
1分钟前
TiYooY完成签到,获得积分10
1分钟前
Benhnhk21发布了新的文献求助10
1分钟前
2分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得50
2分钟前
5433完成签到 ,获得积分10
3分钟前
jiangjiang完成签到 ,获得积分10
3分钟前
吱吱草莓派完成签到 ,获得积分10
3分钟前
4分钟前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
4分钟前
宝贝丫头完成签到 ,获得积分10
4分钟前
英姑应助背后的鞋垫采纳,获得10
4分钟前
桐桐应助Benhnhk21采纳,获得10
4分钟前
Dave发布了新的文献求助10
5分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
Aaron完成签到 ,获得积分0
6分钟前
6分钟前
8分钟前
Liufgui应助Dave采纳,获得10
9分钟前
Benhnhk21发布了新的文献求助10
9分钟前
yydragen应助yyds采纳,获得10
9分钟前
Hisam完成签到,获得积分10
9分钟前
lhy完成签到,获得积分10
9分钟前
lhy发布了新的文献求助10
9分钟前
9分钟前
积极的台灯应助Benhnhk21采纳,获得10
9分钟前
Hisam发布了新的文献求助10
9分钟前
yyds完成签到,获得积分0
9分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
10分钟前
木木完成签到 ,获得积分10
10分钟前
10分钟前
董可以发布了新的文献求助10
10分钟前
高分求助中
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 350
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3990298
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3532146
关于积分的说明 11256481
捐赠科研通 3271042
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1805197
邀请新用户注册赠送积分活动 882302
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 809234