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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
動機：最近操縱各種微生物群落的努力，例如糞便微生物群移植和生物反應器系統的最佳化，為具有眾多醫學、環境和工業應用的微生物群落工程提供了一條有前途的途徑。然而，此類應用目前規模有限，通常依賴模仿或增強自然群落，因此需要開發工具來設計具有特定的、客製化的、所需代謝能力的合成群落。結果：在這裡，我們提出了實現這一目標的第一步，引入了一種新的演算法來識別最小的微生物物種集，這些微生物物種共同提供從一組預定義的可用底物合成一組所需的目標產物代謝物所需的酶能力。我們的方法將網絡流的圖論表示與整數線性規劃（ILP）框架中的集合覆蓋問題相結合，以同時識別從底物到產物的可能代謝路徑，同時最大限度地減少催化這些代謝反應所需的物種數量。我們應用我們的演算法成功地識別了一組簡單的玩具問題和更複雜、現實的環境中的最小群落，並研究了腸道微生物組的代謝能力。我們的框架增加了不斷增長的工具集，用於支持知情的微生物群落工程並最終實現此類工程工作的全部潛力。