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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
新陳代謝是一個複雜的化學反應網絡，它將能源和化學元素轉化為生物質和其他分子。從頭開始設計新陳代謝並將其應用到合成基因組幾乎是在技術能力範圍內。理想情況下，合成代謝應該能夠從多種不同的營養物質中高速合成所需的分子譜，同時使用很少的化學反應，並且產生很少或不產生廢物。並非所有這些特性都可以同時實現。我們在這裡使用最近開發的技術來創建具有預先指定屬性的隨機代謝網絡，以量化這些屬性和其他屬性之間的權衡。我們發現，每合成一個額外的分子，網路平均需要三個額外的反應。對於要利用的每一個額外的碳源，平均需要兩個額外的反應。網路能夠從 20 種替代品中的每一種合成 20 種生物質分子！單一碳源至少需要進行 260 個反應。對於可以從 80 種碳源中的每一種合成 60 多個分子的網絡來說，這個數字增加到 518 個反應。每合成一個額外的分子，生物合成的最大可實現速率就會降低約 5%。生化相關分子可以以更高的速率合成，因為它們的合成產生的廢物更少。總體而言，我們研究的變數可以解釋 87% 的網路規模變化和 84% 的合成率變化。我們確定的約束規定了廣泛的邊界條件，可以幫助指導合成代謝設計。