Systematizing the different notions of growth‐coupled product synthesis and a single framework for computing corresponding strain designs
Notice bibliographique
Résumé
A widely used design principle for metabolic engineering of microorganisms aims to introduce interventions that enforce growth-coupled product synthesis such that the product of interest becomes a (mandatory) by-product of growth. However, different variants and partially contradicting notions of growth-coupled production (GCP) exist. Herein, we propose an ontology for the different degrees of GCP and clarify their relationships. Ordered by coupling degree, we distinguish four major classes: potentially, weakly, and directionally growth-coupled production (pGCP, wGCP, dGCP) as well as substrate-uptake coupled production (SUCP). We then extend the framework of Minimal Cut Sets (MCS), previously used to compute dGCP and SUCP strain designs, to allow inclusion of implicit optimality constraints, a feature required to compute pGCP and wGCP designs. This extension closes the gap between MCS-based and bilevel-based strain design approaches and enables computation (and comparison) of designs for all GCP classes within a single framework. By computing GCP strain designs for a range of products, we illustrate the hierarchical relationships between the different coupling degrees. We find that feasibility of coupling is not affected by the chosen GCP degree and that strongest coupling (SUCP) requires often only one or two more interventions than wGCP and dGCP. Finally, we show that the principle of coupling can be generalized to couple product synthesis with other cellular functions than growth, for example, with net ATP formation. This work provides important theoretical results and algorithmic developments and a unified terminology for computational strain design based on GCP.
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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 | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
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 ».