Modular design of central metabolism in methylotrophs

甲基营养菌中枢代谢的模块化设计

基本信息

  • 批准号:
    6877982
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-03-12 至 2007-03-11
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): This proposal addresses the open question of how central metabolic pathways adapt to changes in environmental and intracellular conditions. A growing body of work suggests that metabolism is organized into functional units, or modules that are selectively activated and suppressed according to the metabolic needs of the cell. The proposed research directly addresses this hypothesis by assessing how changes in the availability of certain nutrients alter the metabolic fluxes within and between modules in a methylotrophic bacterium. Specifically, the aims of this proposal are to (1) predict (with mathematical models) how the central metabolic fluxes of methylotrophic bacteria adjust to environmental changes affecting the production and consumption of acetyl CoA and (2) compare these predictions to empirical measurements of the fluxes. Acetyl CoA is a key metabolic intermediate that links three distinct modules of methylotrophic metabolism; therefore this work should reveal the extent to which a modular view of metabolism (grounded in flux-balance and energy-balance analysis) can explain the observed changes in flux (measured with 13C label tracing). The facultative methylotroph Methylobacterium extorquens AM1 is an attractive model system for this work because (i) the necessary tools are all in hand; (ii) protocols are available to alter metabolic outcomes; and (iii) methylotroph metabolic pathways, when fully understood, could potentially be harnessed to produce commercially important chemicals with a minimum of hazardous waste.
描述(由申请人提供):该提案解决了中心代谢途径如何适应环境和细胞内条件变化的开放性问题。越来越多的研究表明,新陈代谢被组织成功能单位,或模块,根据细胞的代谢需要选择性地激活和抑制。拟议的研究通过评估某些营养物质的可用性变化如何改变甲基营养细菌中模块内和模块之间的代谢通量来直接解决这一假设。具体而言,本提案的目的是(1)预测(用数学模型)甲基营养菌的中心代谢通量如何适应影响乙酰辅酶A生产和消耗的环境变化,以及(2)将这些预测与通量的经验测量进行比较。乙酰辅酶A是一个关键的代谢中间体,连接甲基营养代谢的三个不同模块;因此,这项工作应该揭示代谢的模块化观点(基于通量平衡和能量平衡分析)可以解释所观察到的通量变化(用13 C标记示踪测量)的程度。兼性甲基营养菌扭脱甲基杆菌AM 1是这项工作的一个有吸引力的模型系统,因为(i)必要的工具都在手中;(ii)协议可用于改变代谢结果;和(iii)甲基营养菌代谢途径,当充分理解时,可能会被利用来生产具有商业重要性的化学品,同时产生最少的危险废物。

项目成果

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