Stoichiometric models in metabolic systems biology of yeast
Mayanın metabolik sistem biyolojisi yaklaşımı ile incelenmesinde stokiyometrik modellerin rolü
- Tez No: 181348
- Danışmanlar: PROF.DR. KUTLU ÜLGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Stokiyometrik modelleme ve hızlı-tarama yöntemleri sonucu elde edilen `omics'verilerinin bütünleşik analizi yaklaşımıyla maya metabolizması sistem bazlı incelenmiştir.Mayanın merkezi karbon metabolizmasındaki tepkimeler baz alınarak hesaplanan temelakı yolları, metabolik ağyapıları ile transkriptom verilerinin bütünleştirilmesindekullanılmıştır. Bu amaçla, bir reaksiyondan geçen akı modlarının ortalaması alınarakhesaplanan kontrol-etkili akıların (KEA) farklı besi ortamlarında gösterdiği değişiklikliğin(glikoz-etanol ve galaktoz-etanol), 40 genin mRNA transkriptlerindeki değişikliği başarılıile öngördüğü görülmüştür. Bu yaklaşımın memeli metabolizmasına uygulanabilirliği,alyuvarlarda görülen enzim bozukluklarının analizi yoluyla gösterilmiştir. Daha sonra,KEA yaklaşımı ile, maya metabolizmasının akılarının karbon kaynağı değişikliğidurumunda yazılımsal düzeyde kontrol edilebilirliği incelenmişir. Fermentatif (glikoz)karbon kaynağından fermentatif olmayan kaynağa (etanol, asetat, laktat) geçiş durumunda5 farklı deneyde mRNA seviyelerinde görülen değişikliğin, karşılık gelen KEAlar ileuyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, karbon kaynağı değişikliği durumunda mayamerkezi metabolizması akılarının yazılımsal düzeyde kontrol edildiğini göstermiştir.Metabolom verilerinin metabolik ağyapılarıyla bütünleştirilmesini sağlayan biralgoritma geliştirilmiştir. Bu yaklaşım, maya metabolizmasında, etrafında en çok değişiklikgörülen haberci tepkimelerin tesbitine olanak sağlamıştır. Sonuçların transkriptomverileriyle bütünleşik analizi sonucu, tepkimelerin hangi seviyede kontrol edildiği(hiyerarşik, metabolik) hakkında çıkarımlar yapılabilmiştir.Fenomiks alanındaki araştırmalara öncül olması amacıyla, maya metabolizmasınınmodel-tabanlı dayanıklılık analizi gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, S. cerevisiae'nin E.coli'ye göre daha dayanıklı olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
A system-level analysis of Saccharomyces cerevisiae metabolism was performedthrough integration of stoichiometric modeling and high-throughput `omics? data. A bridgebetween metabolic networks and transcriptomics was built by employing the reactionsinvolved in central carbon metabolism of the baker?s yeast. The fold changes in control-effective fluxes (CEF), the weighted sum of calculated elementary modes passing throughthe reactions, were used for the prediction of the fold changes in mRNA transcripts ofmetabolic genes on different growth media (glucose-ethanol and galactose-ethanol). Anacceptable correlation was obtained between the theoretical CEF-based flux ratios andexperimental mRNA level ratios of 40 genes. Applicability of the approach to mammaliancell metabolism through analysis of red blood cell enzymopathies was also demonstrated.CEF approach was then employed to investigate the transcriptional regulation of fluxes inyeast metabolism for carbon shifts from fermentative (glucose) to nonfermentative (ethanol,acetate, lactate) substrates. An acceptable correlation was obtained for the analysis of suchperturbation experiments, indicating that fluxes of yeast central metabolism are mainlytranscriptionally regulated when there is a shift in carbon source.An algorithm was developed to integrate metabolome data with metabolic networktopology. The approach enables identification of reporter reactions, around which there aresignificant coordinated changes following a perturbation. Applicability of the algorithmwas demonstrated for S. cerevisiae. Further combination of the results with transcriptomedata enabled to infer whether the reactions are hierarchically or metabolically regulated.Model-based structural robustness of yeast metabolism was analyzed to guide theresearch on phenomics. In silico lethality information of gene deletions on different carbonsubstrates indicated a more robust metabolism for S. cerevisiae than for E. coli bacterium.
Benzer Tezler
- Aerobik sistemlerde proses stokımetrisi ve kinetiğinin respirometrik olarak değerlendirilmesi
Respirometric evaluation of process kinetic and stoichiometry for aerobic systems
EMİNE UBAY ÇOKGÖR
Doktora
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre ve Enerji Teknolojileri Yönetimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERİN ORHON
- Aktif çamurda çözünmüş kalıcı ürün oluşumu modeli
Modelling of inert soluble product formation in the activated sludge process
NAZİK ARTAN
- Serin alkali proteaz enzimi üretimi için biyoproses geliştirilmesi
Bioprocess development for serine alkaline protease production
PINAR ÇALIK
Doktora
Türkçe
1998
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. TUNÇER ÖZDAMAR
- Tekstil endüstrisi boyama atıksularının karakterizasyonu ve biyolojik arıtılabilirliği
Characterization and biological treatability of textile dyeing wastewaters
BERNA YAPRAKLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATOŞ GERMİRLİ BABUNA