Systems Biology of Metabolic Networks: Uncovering Regulatory and stoichiometric Principles

Kiran Raosaheb Patil

    Research output: Book/ReportPh.D. thesis

    2635 Downloads (Pure)

    Abstract

    I forbindelse med industriel udnyttelse af mikroorganismer til produktion af kemikalier er der stor interesse for at analysere funktionen af metabolske netværk, herunder specielt opnå indsigt i hvordan aktiviteten af forskellige grene i sådanne netværk er reguleret. Idet metabolismen spiller en central rolle i funktionen af alle levende celler, er der også stor interesse for metoder til analyse af metabolske netværk i naturvidenskabelige studier samt i forbindelse med kortlægning af mekanismerne bag stofskifte relaterede sygdomme. I dette studium er der udviklet forskellige nye bioinformatiske metoder til analyse af levende cellers stofskifte. Metoderne er baseret på anvendelsen af metabolske modeller til integration af både transkriptionsdata og metabolome-data. Således er det vist at cellers respons til ændringer i deres miljø eller deres genetiske baggrund, i stor udstrækning involverer koordineret ekspression af et stort antal gener der er involveret i specielle metabolske moduler. Dette peger på at metabolismen er involveret i overordnet regulering af cellers respons til ændringer i deres miljø, en hypotese der er underbygget af at gener der koder for centrale enzymer i cellens metabolisme er evolutionsmæssigt mere konserveret end gennemsnittet af gener i genomet. De udviklede metoder er illustreret anvendt på en række data, specielt fra studier af bagegær men også for andre organismer, og har i flere tilfælde ført til betydelig ny biologisk indsigt i hvordan metabolismen er reguleret. I et videre arbejde er det demonstreret hvordan metabolske modeller kan anvendes til design af nye cellefabrikker. Dette har involveret udvikling af en ny computer algoritme der identificerer hvilke gener der skal modificeres for at opnå en forbedret cellefabrik. Anvendelse af denne algoritme demonstreret anvendt for flere eksempler, og videre eksperimentel verifikation en computer forudsagt design strategi er kort beskrevet. Afhandlingen demonstrerer derfor anvendelse af metabolske modeller både til analyse af store datasæt, til anvendelse i systembiologi, og til design af nye cellefabrikker, til anvendelse i metabolic engineering.
    Original languageEnglish
    Number of pages182
    Publication statusPublished - Jan 2007

    Cite this