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L1 Norm Minimal Mode-Based Methods for Listing Reaction Network Designs for Metabolite Production Métodos baseados no modo mínimo da norma L1 para listar projetos de redes de reação para produção de metabólitos

Takeyuki TAMURA

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Resumo:

As redes metabólicas representam a relação entre reações químicas e compostos nas células. Na produção de metabólitos úteis utilizando microrganismos, muitas vezes é necessário calcular estratégias de deleção de reação da rede original para resultar no acoplamento de crescimento, o que significa que a produção de metabólitos alvo e o crescimento celular são alcançados simultaneamente. Embora métodos simples baseados em modo de fluxo elementar (EFM) sejam úteis para listar tais estratégias de deleção de reação, o número de casos a serem considerados é frequentemente proporcional à função exponencial do tamanho da rede. Portanto, é desejável desenvolver métodos para reduzir o número de estratégias candidatas de eliminação de reação. Neste estudo, o autor introduz a ideia de modos mínimos de norma L1 para considerar fluxos metabólicos cujas normas L1 são mínimas para satisfazer certos critérios de crescimento e produção, e desenvolveu um algoritmo de listagem de design metabólico rápido baseado nele (minL1-FMDL), que funciona em tempo polinomial. Experimentos computacionais foram conduzidos para (1) uma rede relativamente pequena para comparar o desempenho do minL1-FMDL com o do método simples baseado em EFM e (2) uma rede em escala genômica para verificar a escalabilidade do minL1-FMDL. Nos experimentos computacionais, foi observado que o valor médio das taxas de produção do metabólito alvo de minL1-FMDL foi maior do que o do método simples baseado em EFM, e o tempo de cálculo de minL1-FMDL foi rápido o suficiente, mesmo para escala genômica. redes. O software desenvolvido, minL1-FMDL, implementado em MATLAB, está disponível em https://sunflower.kuicr.kyoto-u.ac.jp/~tamura/software, e pode ser usado para projeto de rede metabólica em escala genômica para produção de metabólitos .

Publicação
IEICE TRANSACTIONS on Information Vol.E104-D No.5 pp.679-687
Data de publicação
2021/05/01
Publicitada
2021/02/04
ISSN online
1745-1361
DOI
10.1587/transinf.2020EDP7247
Tipo de Manuscrito
PAPER
Categoria
Fundamentos de Sistemas de Informação

autores

Takeyuki TAMURA
  Kyoto University

Palavra-chave