一項新研究揭示了細菌如何控制細菌註冊送彩金食用“食物”而產生的雜語。這種見解可能會導致有機體更有效地將植物轉化為生物燃料。
這項研究由加州大學河濱分校和西北太平洋國家實驗室的科學家撰寫，已發表在 皇家學會接口雜誌.
在本文中，作者描述了數學和計算模型，人工智能算法和實驗，這些實驗表明細胞具有故障保護機制，可防止細胞產生過多的代謝中間體。
代謝中間體是在代謝中將每個反應彼此耦合的化學物質。這些控制機制的關鍵是酶，這些酶可加速涉及生物學功能（例如生長和能量產生）的化學反應。
研究的共同作者，UCR輔助數學解釋說：“細胞的新陳代謝由一堆酶組成。當細胞遇到食物時，一種酶將其分解成一個分子，該分子可以被下一個酶和下一個酶利用，最終產生能量。”西北太平洋國家實驗室教授，計算科學家William Cannon。
這些酶不能產生過量的代謝中間體。它們產生的量由細胞中已經存在多少該產物控制。
坎農說：“這樣一來，代謝物的濃度就不會太高，以至於細胞內的液體變得濃稠，像糖蜜一樣黏糊糊，可能導致細胞死亡。”
製造與石油具有成本競爭力的生物燃料的障礙之一是將植物材料轉化為乙醇的效率低下。通常，大腸桿菌被改造成分解木質素（植物細胞壁的堅硬部分），因此可以發酵為燃料。
該研究的合著者和UCR傑出的數學教授Mark Alber表示，該研究是該項目的一部分，旨在了解細菌和真菌共同作用以影響植物生長為生物燃料的根。
坎農說：“用於生物燃料的工程細菌的問題之一是，在大多數情況下，該過程只會使細菌生病。” “我們推動它們過度生產蛋白質，蛋白質變得不舒服-它們可能會死亡。我們從這項研究中學到的知識可以幫助我們更聰明地對它們進行工程改造。”
了解哪些酶需要防止過量生產可以幫助科學家設計娛樂城比較n個細胞產生更多的想要的東西，而產生較少的不需要的東西。
該研究採用數學控制理論，該理論學習系統如何控制自身，以及機器學習來預測需要控制哪些酶以防止代謝物過多堆積。
雖然這項研究檢查了中央代謝，新娛樂城體驗金Cannon表示，細胞能量一直在向前發展，研究小組希望研究細胞代謝的其他方面，包括次級代謝-蛋白質和DNA的製造方式-以及細胞之間的相互作用。
“我曾在實驗室里手動做過這種事情真人娛樂城，而且花了幾個月的時間才了解一種特定酶的調控方式。”坎農說，“現在，使用這些新方法，可以在幾天內完成，這非常令人興奮。
美國能源部尋求使美國的能源多樣化，並為這項為期三年的研究項目提供了210萬美元的資助。
該項目也是更廣泛的一部分 完美娛樂城新成立的UCR生物學定量建模跨學科中心正在進行的研究活動。
儘管該項目專注於細菌代謝，但了解細胞如何自我調節和控制的能力也可能有助於開發新的抗擊疾病的策略。
阿爾伯說：“我們專注於細菌，但是這些相同的生物學機制和建模方法也適用於已經失調的人類細胞，這就是一個人患有癌症時發生的情況。” “如果我們真的想了解細胞為什麼以這種方式表現，我們必須了解這一規定。”
參考：Britton S，Alber M，Cannon WR。通過代謝物濃度和細胞中的溶劑容量預測的酶活性。 進程R. Soc。 nd 2020; 17（171）doi：10.1098 / rsif.2020.0656
本文已從以下材料重新發布。注意：材料的長度和內容可能已被編輯。有關更多信息，請聯繫引用的來源。
