La maximización de la producción de triptófano en un biorreactor de lote alimentado con células modificadas, optimizando su política operativa basada en un modelo cinético celular estructurado extendido
Autores: Maria, Gheorghe; Renea, Laura
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
La maximización de la producción de triptófano en un biorreactor de lote alimentado con células modificadas, optimizando su política operativa basada en un modelo cinético celular estructurado extendido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Modelos cinéticos híbridos
Procesos metabólicos celulares estructurados
Dinámica del biorreactor
Flujos metabólicos
Modificación genética
Metabolismo central del carbono
Licencia
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Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los modelos cinéticos híbridos, que vinculan los procesos metabólicos celulares estructurados con la dinámica de variables macroscópicas del biorreactor, son cada vez más utilizados en evaluaciones de ingeniería para obtener predicciones más precisas de la dinámica del proceso bajo condiciones operativas variables. Dependiendo de la complejidad del modelo celular, esta herramienta matemática puede utilizarse para evaluar los flujos metabólicos en relación con las condiciones operativas del biorreactor, sugiriendo así formas de modificar genéticamente el microorganismo para ciertos propósitos. Aunque el desarrollo de un modelo dinámico extendido de este tipo requiere más esfuerzos experimentales y computacionales, su uso es ventajoso. El ejemplo probatorio abordado se refiere a un modelo que simula la dinámica de variables a escala nanométrica de varias vías del metabolismo central del carbono (CCM) de las células, vinculado a las variables de estado macroscópicas de un biorreactor de alimentación por lotes (FBR) utilizado para la producción de triptófano (TRP). La cepa utilizada fue modificada para reemplazar el sistema PTS para la captación de glucosa (GLC) por uno más eficiente. El estudio presenta múltiples elementos de novedad: (i) el modelo modular validado experimentalmente en sí mismo, y (ii) su eficacia para derivar computacionalmente una política de operación óptima del FBR.
Descripción
Los modelos cinéticos híbridos, que vinculan los procesos metabólicos celulares estructurados con la dinámica de variables macroscópicas del biorreactor, son cada vez más utilizados en evaluaciones de ingeniería para obtener predicciones más precisas de la dinámica del proceso bajo condiciones operativas variables. Dependiendo de la complejidad del modelo celular, esta herramienta matemática puede utilizarse para evaluar los flujos metabólicos en relación con las condiciones operativas del biorreactor, sugiriendo así formas de modificar genéticamente el microorganismo para ciertos propósitos. Aunque el desarrollo de un modelo dinámico extendido de este tipo requiere más esfuerzos experimentales y computacionales, su uso es ventajoso. El ejemplo probatorio abordado se refiere a un modelo que simula la dinámica de variables a escala nanométrica de varias vías del metabolismo central del carbono (CCM) de las células, vinculado a las variables de estado macroscópicas de un biorreactor de alimentación por lotes (FBR) utilizado para la producción de triptófano (TRP). La cepa utilizada fue modificada para reemplazar el sistema PTS para la captación de glucosa (GLC) por uno más eficiente. El estudio presenta múltiples elementos de novedad: (i) el modelo modular validado experimentalmente en sí mismo, y (ii) su eficacia para derivar computacionalmente una política de operación óptima del FBR.