Game theoretical analysis of cooperation and cheating among lipase producing Yarrowia lipolytica sub-cultures
Lipaz üreten Yarrowıa lipolytica alt kültürleri arasındaki işbirliği ve hilekarlığın oyun teorisi ile analizi
- Tez No: 702959
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKEM EMRAH NİKEREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 58
Özet
Oyun teorisi, sosyal ikilemleri anlamakla birlikte, stratejileri ve kişisel çıkarları (ödüller) en üst düzeye çıkarma hedefi olan taraflar arasındaki çıkar çatışmalarını çözmek için kullanılan matematiksel bir araçtır. Ekzoenzim üretimindeki tam veya kısmi kusurlar gibi farklı fenotipler, hücrelerin büyüme oranlarının her stratejinin uygunluğunu temsil ettiği bir oyunda stratejiler olarak kabul edilebilir. Sonuç olarak, popülasyonun üretkenliği, ekzoenzim üreticisi“İşbirlikçi”ile ekzoenzim üretici olmayan“Hileci”alt kültürleri arasındaki etkileşim tarafından belirlenir. Geleneksel olmayan mayalar arasında, Yarrowia lipolytica, yağlar ve yağ asitleri gibi hidrofobik substratları parçalamak için hücre dışı lipazları verimli bir şekilde üretebilir. Bu tezde, Y. lipolytica popülasyonunun evrimsel dinamiklerini ve lipaz üretkenliğini yapılandırılmış matematiksel modeller açısından analiz etmek için oyun teorisi modeli oluşturulmuştur. Fermantasyon modeli sonuçları, kesikli fermentasyona kıyasla, kesikli beslemenin, alt kültür frekanslarından bağımsız olarak Hilekarlığı ve lipolitik aktiviteyi aynı anda desteklediğini göstermesi özgül üretkenliğin önemini belirtirmiştir.“İşbirlikçi”ve“Hileci”alt kültürlerinin evrimsel kararlılığı“kararlı durum bulucu algoritması”ile analiz edilmiştir. İki farklı oyun rejimi belirlenmiştir. Lipaz üretim maliyeti düşük olduğunda, İşbirlikçiler popülasyona hakimdir. Orta ve daha yüksek maliyetlerde, İşbirlikçiler Hilecilerle bir arada bulunur. Bu rejimler sırasıyla“No-Conflict”ve“Snowdrift”rejimlerine tekabül etmektedir.“Çok oyunculu fermantasyon oyununun”evrimsel kararlı durumları, başlangıç koşullarından etkilenir. Başlangıç hücre yoğunluğunun daha yüksek olduğu durumda, İşbirlikçilerin denge frekansı azalır. İşbirlikçiler başlangıçtaki yüksek zeytinyağı konsantrasyonlarından yararlanır ve sonuç olarak lipolitik aktivite artar. Ayrıca, Hileciler başlangıçtaki yüksek oleik asit konsantrasyonlarından yararlanır ve sonuç olarak lipolitik aktivite azalır. Evrimsel kararlı durumu bulma metodolojisi, farklı türlerin oyuncu olarak kabul edildiği senaryolara da uygulanabilir. Büyüyen biyoteknolojik literatürde, ortak kültürler bu tür senaryoların öne çıkan örnekleri haline geliyor.
Özet (Çeviri)
Game theory is a mathematical tool for understanding social dilemmas and solving conflicts of interest between agents with set of strategies and goal of maximizing personal interests (payoffs). Among microorganisms, different phenotypes, such as complete or partial failure in exoenzyme production, can be regarded as strategies in a game where growth rates of cells represent fitnesses of each strategy. Consequently, the productivity of the population is determined by the interplay between the exoenzyme producer“Cooperator”and the exoenzyme non-producer“Cheater”sub-cultures. Among non-conventional yeasts, Yarrowia lipolytica can efficiently produce extracellular lipases to degrade hydrophobic substrates such as fats and fatty acids. In this thesis a game theoretical model is constructed to analyze the evolutionary dynamics and the lipase productivity of the Y. lipolytica population in terms of structured mathematical models. Fermentation model results indicate that fed-batch mode simultaneously promoted the Cheating and the lipolytic activity compared to batch mode which signifies the importance of the specific productivity independent from sub-culture frequencies. The evolutionary stability of the“Cooperator”and the“Cheater”sub-cultures are analyzed with a“stable state finder algorithm”. Two distinct game regimes were identified. When the lipase production cost is low, Cooperators dominate the population. At intermediate and higher costs, Cooperators coexist with Cheaters. These regimes correspond to“No-Conflict”and“Snowdrift”regimes respectively. The evolutionary stable states of the“multi-player fermentation game”is affected by the initial conditions. At higher initial cell densities equilibrium frequency of the Cooperators decreases. Cooperators benefit from higher initial olive oil concentrations and consequently the lipolytic activity increases. Also, Cheaters benefit from higher initial oleic acid concentrations and as a result the lipolytic activity decreases. The methodology of finding the Evolutionary stable state can also be applied to scenarios where different species are considered as players. In growing biotechnological literature, co-cultures are becoming prominent examples of such scenarios.
Benzer Tezler
- Takım çalışması esaslı demontaj hattı işgören atama ve dengeleme problemi için oyun teorisi odaklı yaklaşımlar
Game theory-oriented approaches for multi-manned disassembly line worker assignment and balancing problem
YILDIZ KÖSE
Doktora
Türkçe
2023
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE ÇEVİKCAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN ERTEMEL
- Projelerdeki mümkün farklı iş birliklerinin Ar-Ge/inovasyon çalışmalarına etkisinin oyun teorisi analiziyle belirlenmesi
Examining the effects of collaboration in R&D/innovation projects via game theory analysis
SEMA NUR ALTUĞ
- Sustainability of the strategic partnership between Turkey and Russia: A game theoretical analysis
Türkiye ve Rusya arasındaki stratejik ortaklığın sürdürülebilirliği: Oyun kuramı analizi
SELİN ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Uluslararası İlişkilerİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiUluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR İPEK
- Rusya federasyonu'nun ?yakın çevre? politikası ve Orta Asya güvenliği üzerindeki etkileri
Russian Federation?s ?near abroad? policy and impacts on central asia?s security
KANAT YDYRYS
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Uluslararası İlişkilerGazi ÜniversitesiUluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SEYFETTİN EROL
- Oyun teorisi perspektifinden çatışma yönetimi stratejilerinin karşılıklı etkileşimi ve denetçilere yönelik bir uygulama
Mutual interaction of conflict management strategies from a game theory perspective and an empirical evidence from auditors
GÜRBÜZ AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İşletmeAnkara Sosyal Bilimler ÜniversitesiDenetim ve Risk Yönetimi (Disiplinlerarası) Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN KARABACAK