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代谢模型以帮助寻找生物燃料藻类来源

2018-12-19 12:13:53 • 来源：

纽约大学阿布扎比分校(纽约大学)的生物技术专家Kourosh Salehi-Ashtiani帮助开发了藻类物种的第一个基因组规模代谢模型。Salehi-Ashtiani打算使用这种模型探索中东海藻，寻找理想的生物燃料。

代谢模型以帮助寻找生物燃料藻类来源

研究人员模拟了藻类Chlamydomonas reinhardtii的代谢网络，这 是一种研究分子生物学的流行物种。它们将藻类的不同生物活性与其基因序列相匹配，其涉及与2,190个反应和1,068个独特代谢物相关的约1,080个基因“优点是 衣藻是一个众所周知的物种。我们知道并从中学到的东西可以是用于生物燃料更有价值的其他藻类物种，“Salehi-Ashtiani说。

代谢网络模型被开发成计算机模拟，可用于估计遗传工程藻类物种的影响。“有趣的预测可以通过模型进行，例如，如果我们取出一个基因会发生什么。我们还可以发现基因是否对特定功能是必需的，”Salehi-Ashtiani解释道。

“这真的是这种基因组规模重建的美妙之处。我可以用它们来模拟和预测系统在各种扰动下的表现，我可以快速做到这一点。我可以模拟生成生物量的要求。如果a的功能基因是为了产生生物量，我预测这个基因是必不可少的，“弗吉尼亚大学的杰森帕潘说，并参与了这项研究。

该团队现在可以在几秒钟内进行如此快速的计算分析，以确定哪些基因影响生长，而无需进行耗时的湿实验室实验。有可能研究敲除或添加影响富含能量的化合物(如脂质)生成的基因的结果。这有助于在下一代生物燃料的开发中优化藻类

生物燃料作为化石燃料的可持续替代品赢得了支持。今天生产的大多数生物燃料都是从植物作物中提炼出来的，并与粮食作物竞争有价值的资源，包括农田和淡水。

然而，藻类被视为生产大量燃料而不侵占农田的良好选择。

Salehi-Ashtiani希望在阿拉伯联合酋长国和更广泛的中东地区找到藻类物种，这些物种可能含有足够的能量，在生产生物燃料方面具有经济可行性。“我认为研究咸水物种是有利的，因为它不使用淡水，因此不会进入人类饮用水供应。” 他认为，中东丰富的阳光可能是适合用于生物燃料生产的藻类的完美滋生地。

Papin建议使用衣藻(Chlamydomonas)开发的模型 可用于确定哪些代谢过程对于用作生物燃料特别重要。“研究人员随后可以探索可以更有效地执行特定过程的其他物种。如果没有模型指导探索哪个过程具有最大价值，那么物种的探索可能会更加盲目地进行。”

该团队计划对有希望的藻类物种的基因组进行测序并确定代谢联系。“然后我们可以添加或去除衣藻代谢网络中的反应和途径， 以产生特定于新物种的代谢模型，”Salehi-Ashtiani解释说。

“通过这种方式，我们为衣藻生成的代谢模型 将被用作生成特定于新物种的模型的指南，”他补充道。衣藻中不存在的任何反应或途径 将被添加到模型中，并且将除去存在于衣藻中但不存在于新物种中的那些 。“从本质上讲，我们会将模型与新物种的基因组证据相协调，”Salehi-Ashtiani解释道。

但Salehi-Ashtiani表示，寻找合适的候选藻类物种只是确保新的可持续生物燃料来源的第一步。“未来有各种各样的挑战，从工程到生物工程，最终到最终产品的精炼。

“这些挑战，以及开发可持续能源的前景，正是令人兴奋的领域和时间。”

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