مدل سازی شبکه های متابولیکی متانوتروف های هوازی و بی هوازی در مقیاس ژنوم و مقایسه بازدهی آن ها به منظور دستیابی به حداکثر زیست توده با هدف تامین غذای دام و طیور

اهداف: متانوتروف ها میکروارگانیسم هایی هستند که با استفاده از متان به عنوان منبع کربن و انرژی، نقش مهمی در چرخه زیستی کربن دارند و به دلیل توان بالای تولید پروتئین تک یاخته ای، گزینه ای ارزشمند در صنایع زیستی محسوب می شوند. در این پژوهش، به بررسی افزایش تولید زیست توده در شرایط هوازی و غیرهوازی برای سه گونه متانوتروف، Methylococcus capsulatus (Bath)، Methylomicrobium album BG۸ و Methanoperedens nitroreducens در محیط in silico پرداخته شده است.مواد و روش ها: ابتدا مدل های متابولیکی این میکروارگانیسم ها (iMcBath، iJV۸۰۳ و iMN۲۲HE) بازسازی و با استفاده از جعبه ابزار COBRA در محیط MATLAB تحلیل شدند. انتخاب واکنش های اصلاح شده بر اساس تحلیل حساسیت شار و مرور منابع علمی مرتبط با نقاط کلیدی در مسیر اکسیداسیون متان و متابولیسم نیتروژن صورت گرفت. سپس، آنالیز شار متابولیکی (FBA) با هدف ارزیابی زیست توده در حالت پایه و بهینه سازی شده انجام و به مقایسه نتایج با یکدیگر پرداخته شد. یافته ها: نتایج نشان داد که پس از تغییرات متابولیکی اعمال شده، میزان شار زیست توده Methylococcus capsulatus، Methylomicrobium album و Methanoperedens nitroreducens نسبت به حالت پایه، به ترتیب ۲.۸، ۱.۹۴ و ۱.۲۵ برابر افزایش یافت. همچنین نتایج، تحلیل حساسیت و تغییرپذیری شار نشان دادند که نتایج مدل نسبت به تغییر در نرخ جذب سوبسترا پایدار است. نتیجه گیری: با توجه به افزایش چشمگیر زیست توده Methylococcus capsulatus (Bath) و برخورداری از کاربردهای زیستی و صنعتی شناخته شده، و نیز در اختیار داشتن فناوری کشت آن نسبت به سایر متانوتروف ها، پیشنهاد می شود تغییرات متابولیکی این مدل در محیط آزمایشگاهی بررسی شود تا به کاربردهای زیستی و صنعتی بیشتری دست یابد.

کلیدواژه ها:

پروتئین تک سلولی ، متانوتروف ، مدل سازی شبکه متابولیک ، زیست شناسی سامانه ها ، زیست توده ، آنالیز تعادل شار