Estimación de funciones objetivo de redes metabólicas basada en compartimentalización y análisis de balance de fluidos

Abstract

El microorganismo Saccharomyces cerevisiae cuenta con gran n úmero de modelos biologicos conocidos como reconstrucciones, las cuales pueden ´ ser a escala genomica. Una de las t ´ ecnicas m ´ as usadas para estudiar estos modelos ´ es el Analisis de Balance de Flujos (FBA). El proposito del FBA es pre ´ decir el crecimiento del microorganismo bajo estudio, y la produccion y consumo de ´ componentes como el etanol, CO2, glicerol, sucinato, acetato y piruvato. Para determinar si las predicciones obtenidas mediante FBA son únicas se utiliza la tecnica de An ´ alisis de Variabilidad Flujos (FVA). El presente trabajo mu ´ estra los resultados de aplicar el FBA a la reconstruccion reciente del microorganismo S. ´ cerevisiae, la denominada iMM904 y los compara con un conjunto de datos experimentales presente en la literatura. Este trabajo tambien estudia la existencia de ´ m últiples predicciones FBA utilizando la tecnica FVA. Los resultados ilustran que ´ es posible predecir el crecimiento del microorganimo S. cerevisiae, con errores entre el 11 % y 28 %; la produccion de CO2, con errores entre el 0.3 % y 4.5 % y ´ la produccion de etanol, con errores entre el 11 % y 13 %. ´ Una de las tecnicas m ´ as utilizadas para la predicci ´ on de producci ´ on de biopro- ´ ductos de microorganismos es el Analisis de Balance de Flujos - FBA. El FBA ´ requiere de una funcion objetivo que represente el objetivo biol ´ ogico. Se propo- ´ ne un nuevo tipo de funciones objetivo basada en la combinacion de objetivos ´ de compartimentos físicos presentes en el microorganismo estudiado. La funcion objetivo propuesta mejora las predicciones de crecimien ´ to en un 10 % y las predicciones de produccion de etanol en un ´ 75 % respecto a las obtenidas por la funcion objetivo de maximizaci ´ on de biomasa, en condiciones anaer ´ obicas. ´ En condiciones aerobicas tipo batch la funci ´ on objetivo propuesta mejora en un ´ 98 % las predicciones de crecimiento y en un 70 % las predicciones de etanol con respecto a la funcion objetivo de biomasa.