MEP metaboliskā ceļa matemātiskā modeļa izveide izoprēna un cis-abienola ražošanai Tāla sīkplikstiņā

Abstract

Darbā apskatīta sistēmbioloģijas pieeja augu biotehnoloģijai, tās nozīme un priekšrocības eksperimentālo un modelēšanas metožu apvienošanai. Šī darba ietvaros izveidots matemātiskais modelis MEP metaboliskā ceļa un izoprenoīdu prekursoru sintēzes kinētikai tāla sīkplikstiņa savvaļas formā ar tālāko mērķi to izmantot izoprēna un cis-abienola biosintēzes ceļu optimizācijai. Darba ietvaros tika veikta parametru novērtēšana, stacionārā stāvokļa noteikšana un parametru jutības analīze, pielāgojot modeļa darbību eksperimentālajiem datiem. Darba ietvaros izmēģinātas iespējas samazināt parametru novērtēšanas risinājumu telpu, aprēķinot bioloģiski atbilstošas robežvērtības un genoma mēroga stehiometriskās modelēšanas datu iekļaušana kinētiskajā modelī stacionārā stāvoklī.

Systembiology approach to plant biotechnology is reviewed, along with its importance and advantages of combining experimental and modelling methods. In this work a mathematical model with kinetics of MEP pathway and the following synthesis of isoprenoid precursors in wild type thale cress for further use in optimisation of isoprene and cis-abienol biosynthetic pathways was created. Parameter estimation, establishing steady state and sensitivity analysis was done to adjust the model behaviour to experimental data. Options to decrease solution space by calculating biologically relevant minimal and maximal limits were tested as well as incorporating data from genome scale stoichiometric modelling into the kinetic model steady state.