宾夕法尼亚州立大学的利亚姆·杰克逊 在基因编辑和计算建模工具的帮助下，一组研究人员探索了一种能够在酸性产品创造的恶劣环境中生存的酵母
信用:PickPik 微生物和其他微生物可以作为可持续的“工厂”来生产多种工业材料，因为它们可以自然地将糖类等营养物质转化为副产品
然而，从可再生资源中产生工业量的有机酸是一个挑战，因为没有多少生物体能在高酸性环境中生长
在基因编辑和计算建模工具的帮助下，一组研究人员探索了一种能够在酸性产品创造的恶劣环境中生存的酵母
该团队包括宾夕法尼亚州立大学、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和普林斯顿大学的研究人员，他们研究了被认为是“非模式”酵母的东方伊萨酵母菌株，因为它还没有被广泛研究
在将酵母的新陈代谢重建成一个网络模型后，研究小组检查了它在不同原料和后续副产品上的生长情况
该菌株能够生产琥珀酸，琥珀酸是工业聚合物生产的前体
该团队在《代谢工程通讯》上报道了其结果
研究人员结合基因测序、基因编辑和复杂的计算模型，确定哪些代谢活动可以改变，以最大限度地提高琥珀酸的产量，而不会损害酵母
唐纳德·B·科斯塔斯·马拉纳斯说:“在一次通过中进行多种基因干预的高效CRISPR-Cas工具的出现，强调了开发预测模型和算法的必要性，以建议实施哪些多种基因修饰。”
宾夕法尼亚州立大学化学工程和计算与数据科学研究所的布劳顿教授是这项研究的共同负责人
研究人员称，在宾夕法尼亚州立大学的咆哮超级计算机上运行的这种计算量很大的方法，在帮助完善研究方向方面很重要
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东方学模型包含850个基因，包含1826个代谢反应，因此确定基因和反应的正确组合来进行修饰以生产琥珀酸成为一个大海捞针式的问题
运行成千上万的计算机模拟筛选干草，并提供一个小得多的实验组在实验室进行测试
宾夕法尼亚州立大学化学工程博士后帕特里克·萨瑟斯说:“通过这种方法，我们可以比依靠纯粹的实验主义方法更快地对重新设计的假设进行排序。”
“我们的合作者致力于开发专门针对这种生物的遗传工具，但即使使用他们的工具，也需要更长的时间来进行修改
" 该团队的分析使用了OptKnock作为计算建模的一部分，OptKnock是马拉纳斯集团以前开发的一个优化框架
将计算技术与传统实验相结合，不仅为模型提供了表型测量信息，还使研究人员能够确保他们的模型预测准确
“创建模型的一个关键部分是能够说，是的，我们的预测是有意义的，”苏蒂尔斯说
“在这种情况下，我们的团队专注于从生物体的基因组中获取信息，我们的合作者已经对其进行了测序
然后我们提取基因组，并将其转化为细胞中可以发生的功能
" 结果是一个酵母模型，可以用于任何方式
“现在我们有了这个全面的基因组规模的模型，我们可以观察生物生长和流动的速度，我们可以确定代谢系统中的关键反应，”苏蒂尔斯说
“我们还可以添加新的基因来制造新型产品
"
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