通过热力学计算加速微生物工程
发布日期：2021-08-31 15:44:55
导读 从创造气候友好型水稻品种到设计 真菌将生物质转化为燃料，活细胞可以被设计为增强功能。然而，这通常涉及识别和操纵基因的漫长试错过程，
从创造气候友好型水稻品种到设计 真菌将生物质转化为燃料，活细胞可以被设计为增强功能。然而，这通常涉及识别和操纵基因的漫长试错过程，这些基因最终可能无法产生预期效果。
由太平洋西北国家实验室 (PNNL)的科学家开发的新计算管道 可以通过预测引入的变化如何影响细胞代谢中的能量平衡来帮助加速生物工程。然后研究人员可以使用这些信息来确定哪些变化最有可能产生成功的结果，从本质上将数月的实验室工作减少到数小时的计算。
用户友好的管道称为 CompMol_Thermo，可通过美国能源部的系统生物学知识库或 KBase 免费获得。
PNNL 数据科学家 Neeraj Kumar 和他的同事创建了这个工作流程，以自动处理 来自阿贡国家实验室研究人员创建的代谢建模数据库的数据 。处理后的数据输入 NWChem 进行详细的热力学计算，然后循环回代谢建模数据库进行进一步优化。NWChem 是在环境分子科学实验室 (EMSL)开发的量子化学软件代码， EMSL是 PNNL 的美国能源部科学用户设施。
“这项工作只是开始，”库马尔说，“这是一个概念证明，表明计算得出的热力学值可以与实验值相匹配。未来，我们的目标是通过使用人工智能和机器学习来计算更复杂系统的热力学参数，最终在不需要实验确认的情况下预测值。”
这项研究得到了 EMSL 的资助，最近登上了ACS Omega杂志的封面 。
本研究的其他作者包括：来自 PNNL 的 Rajendra Joshi、Andrew McNa
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