Co to jest inżynieria metaboliczna?

Inżynieria metaboliczna to proces pracy ze ścieżkami w komórkach w nadziei nadania im określonych właściwości. Praktyka zazwyczaj polega na usprawnieniu procesu, który jest już wykonywany przez komórkę. Zasadniczo jest to optymalizacja komórki do tego konkretnego celu. Inżynieria metaboliczna jest gałęzią biologii komórki. Jest powszechnie stosowany do wytwarzania leków i zmiany właściwości niektórych rodzajów żywności i napojów.

Podstawową taktyką inżynierii metabolicznej jest zmiana sieci, które ułatwiają komunikację w komórkach i między komórkami, tak aby przekazywały określoną wiadomość. Inżynieria metaboliczna rozpoczyna się od analizy tych ścieżek. Polega ona na matematycznym odwzorowaniu struktury komórek i znalezieniu w nich wszystkich potencjalnie użytecznych elementów. Zasadniczo jest to sposób na lepsze zrozumienie działania procesów metabolicznych, aby można je było zmienić.

Po zakończeniu analizy sieci komórkowych, kolejnym krokiem w procesie inżynierii metabolicznej jest wykorzystanie zasad biologii molekularnej do ich zmiany. Dokonuje się tego poprzez dokonywanie zmian genetycznych w strukturze komórki, aby działały one zgodnie z potrzebami. Proces zwykle koncentruje się na sieciach, ponieważ zmiana tylko tych elementów pozostawia większość komórki w stanie nienaruszonym, co daje jej większą szansę na przeżycie tak długo, jak by to było bez interwencji.

Niektóre specyficzne elementy, które są zmieniane w tym procesie, obejmują funkcje regulacyjne, enzymy i środki transportu. Te rzeczy są zmieniane poprzez dostosowanie centrów informacyjnych, takich jak kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA). Ogólnym efektem jest przekierowanie określonych procesów, aby zmieniły one funkcjonowanie komórki.

Ogromna część inżynierii metabolicznej tradycyjnie angażowała mikroorganizmy, które są drobnymi formami życia. W miarę rozwoju praktyki w procesie wykorzystano inne formy życia, takie jak zwierzęta i rośliny. We wszystkich przypadkach elementy z tych form życia zostały wyhodowane w hodowlach komórkowych, które zapewniają materiał niezbędny do modyfikacji komórek.

Inżynieria metaboliczna jest złożona i multidyscyplinarna. Opiera się na biologii molekularnej, inżynierii chemicznej i biochemii. Ten proces dotyczy także informatyki.

Praktyka inżynierii metabolicznej jest często stosowana do zmiany właściwości różnych produktów na rynku. Jest powszechnie stosowany w przygotowywaniu leków. Proces ten może również być częścią wytwarzania produktów konsumpcyjnych, takich jak ser, piwo lub wino.