Predicting internal cell fluxes at sub-optimal growth
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Flux Balance Analysis (FBA) is a widely used tool to model metabolic behavior and cellular function. Applications of FBA span a breadth of research from synthetic engineering of biofuels to understanding evolutionary adaptations. FBA predicts metabolic reaction fluxes that optimize a given objective. This objective is generally defined for unicellular organisms by a theoretical reaction which simulates biomass production. FBA has been extremely successful at predicting in E. coli growth rates under different media and gene essentiality, amongst other things. In order to improve predictions, additional constraints are coupled with optimization of the biomass function. Studies have suggested, however, that unicellular organisms - like multicellular organisms - do not grow at optimal rates. To further improve FBA predictions, particularly of internal cell fluxes, new techniques to explore the sub-optimal solution space need to be developed. RESULTS: We present an innovative FBA method called corsoFBA based on the optimization of protein cost at sub-optimal objective levels. Our method shows good agreement with experimental data of E. coli grown at different dilution rates. Maintaining the objective function close to its maximum value predicts metabolic states that closely resemble low dilution rates; while higher dilution rates can be mirrored by lowering the biomass production value. By using a modified version of Extreme Pathways, we are also able to quantify the energy production and overall protein cost for all possible pathways in the central carbon metabolism. CONCLUSION: Metabolic flux distributions at the optimal objective can be substantially different from the near-optimal distributions. Importantly, the behavior of E. coli central carbon metabolism can be better predicted by exploring the sub-optimal FBA solution space. The corsoFBA method presented here is able to predict the behavior of PEP Carboxylase, the glyoxylate shunt and the Entner-Doudoroff pathway at different glucose levels, a behavior not predicted by the minimization of metabolic steps and FBA alone. This technique can be used to better predict internal cell fluxes under different conditions, and corsoFBA will be of great help for the study of cells from multicellular organisms using Flux Balance Analysis.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».