Метаболическое моделирование раскрывает разнообразие дрожжей для промышленной биотехнологии

Пивоваренные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) — краеугольный камень промышленной биотехнологии. Однако большинство исследований и приложений по-прежнему полагаются на несколько лабораторных штаммов, таких как S288c и CEN.PK, что ограничивает поиск оптимальных штаммов для создания высокопроизводительных клеточных фабрик.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда под руководством профессора Чжоу Юнцзиня из Даляньского института химической физики Китайской академии наук разработала мощный метод системной биологии для решения этой проблемы.

Учёные создали высококачественный цифровой ресурс пангенома дрожжей и построили метаболические модели, адаптированные к отдельным штаммам. Затем они разработали новый аналитический конвейер, который интегрирует геномные данные, метаболические модели и мультиомиксную информацию, и использовали его для систематической оценки разных штаммов.

В качестве доказательства концепции исследователи применили этот конвейер к промышленным штаммам, производящим этанол. Они выявили, что усиление нисходящих путей гликолиза является ключом к эффективному синтезу этанола на генетическом, транскрипционном и метаболическом уровнях. Это открытие даёт представление для рационального дизайна дрожжевых клеточных фабрик для этанола и его производных.

«Наша работа не только предоставляет всеобъемлющий цифровой ресурс штаммов дрожжей для науки и промышленности, но и новые методы для оценки и выбора оптимальных штаммов-хозяев для применений в биопроизводстве», — сказал профессор Чжоу.