An enhanced approach for a systems-based metabolic analysis of Corynebacterium glutamicum
Corynebacterium glutamicum'un sistem tabanlı metabolik analizi için geliştirilmiş bir yaklaşım
- Tez No: 868098
- Danışmanlar: PROF. DR. BERNA SARIYAR AKBULUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Bu tez çalışması, sistem biyolojisi araçlarıyla gelişmiş L-tirozin üretimi sergileyen Corynebacterium glutamicum'un metabolik yeniden bağlantılandırmasını araştırmak ve daha fazla yapısal analiz için GEMPro araç kutusunun güncellenmesi ve geliştirilmiş sürümünün tanıtılması hakkındadır. Akı denge analizi (Flux Balance Analysis-FBA), L-tirozin aşırı üretim stratejilerinin PTS sistemi yerine glikoz alımı için ABC taşıyıcı sisteminin etkinleştirilmesine dayandığını ortaya koymuştur. PTS sistemi ile glikoz alımı PEP ve E4P kullanır, ancak bu ara ürünler aromatik amino asit sentezi için bir öncü olan şikimat yolu için de yaygındır. Bu bulgu, aromatik amino asit aşırı üretim stratejileri için dahili E4P veya PEP havuzlarının yalnızca aromatik amino asit biyosentezi için yönlendirilmesi gerektiğini göstermektedir. FBA ayrıca L-tirozin üretimi yoğunlaştıkça şikimat yolu akısında bir artış öngörmüştür. Ek olarak, piruvat ve α-ketoglutarat dehidrojenaz kompleksleri, sitrat sentaz ve izositrat dehidrojenaz dahil olmak üzere merkezi karbon metabolizması enzimleri, L-tirozin aşırı üretimi için farklı akılara sahiptir. Bunlar muhtemelen karbon akışını engelleyerek büyüme hızında gözlenen düşüşe katkıda bulunmuştur. AlphaFold'u araç kutusu için 3D yapı kaynağı olarak entegre eden gelişmiş bir GEMPro sürümü, yapı sayısını artırarak araç kutusu etkisini geliştirir. Ayrıca, GEMPro'nun en son Python sürümüne güncellenmesi ve AlphaFold ile uyumluluğu, GEMPro'nun bilim insanları için çekiciliğini ve etkileşimini artırmıştır. Genel olarak, L-tirozin, aşırı üreten C. glutamicum suşunun metabolik yeniden bağlantılandırması hakkında değerli bilgiler sağlar. Alternatif karbon alım yollarının etkinleştirilmesi ve merkezi karbon metabolizması yoluyla akının azaltılması, gelişmiş L-tirozin üretimi için kilit adaptasyonlar olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma, gelecekteki suş gelişiminde manipülasyon için spesifik hedefler belirleyerek daha fazla metabolik mühendislik çabasının önünü açmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis study is about investigating the metabolic rewiring of Corynebacterium glutamicum exhibiting enhanced L-tyrosine production with systems biology tools and about updating and introducing enhanced version the GEMPro toolbox for further structural analysis. Flux balance analysis (FBA) revealed that the L-tyrosine overproduction strategies rely on activating the ABC transporter system for glucose uptake instead of the PTS system. Glucose uptake with the PTS system uses PEP and E4P, but these intermediates are also common for the shikimate pathway, which is a precursor for aromatic amino acid synthesis. This finding shows that for the aromatic amino acid overproduction strategies, internal pools of E4P or PEP need to be directed only for aromatic amino acid biosynthesis. FBA also predicted an increase in shikimate pathway flux as L-tyrosine production intensified. In addition, central carbon metabolism enzymes, including pyruvate and α-ketoglutarate dehydrogenase complexes, citrate synthase, and isocitrate dehydrogenase, have different fluxes for the L-tyrosine overproduction. These probably contributed to the observed decrease in growth rate by inhibiting carbon flux. An enhanced version of GEMPro integrating AlphaFold as a 3D structures source for the toolbox improves the toolbox impact by increasing the number of structures. Furthermore, updating GEMPro to the most recent Python version and its compatibility with Alphafold has enhanced the appeal and interactivity of GEMPro for scientists. Overall, L-tyrosine provides valuable information on the metabolic rewiring of the overproducing C. glutamicum strain. Activation of alternative carbon uptake pathways and reduction of flux through central carbon metabolism are emerging as key adaptations for enhanced L-tyrosine production. This study paves the way for further metabolic engineering efforts by identifying specific targets for manipulation in future strain development.
Benzer Tezler
- Environmental and economic assessment of zero waste management
Sıfır atık yönetiminin çevresel ve ekonomik sonuçlarının değerlendirilmesi
KADRİYE ELİF MAÇİN
Doktora
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
DOÇ. DR. ANDERS DAMGAARD
- Yapay kas uygulamaları için nanokompozit malzeme geliştirilmesi
Development of nanocomposite material for artificial muscle applications
AYŞE KÜBRA AYDINALEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Systems biology of microbial biopolymer production
Mikrobiyal biyopolimer üretiminin sistem biyolojisi
ÖZLEM ATEŞ
Doktora
İngilizce
2013
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EBRU TOKSOY ÖNER
- Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR