توزیع فلاکس های متابولیک محتمل در رشد یا تولید محصول سلولی

برنامه ریزی خطی lp روش قدرتمندی برای یافتن جواب بهینه در طیف وسیعی از مسایل مختلف از جمله مسایل مختلف از جمله مسایل نظامی، مدیریتی ، فرایندی ، پزشکی و غیره می باشد. یکی از مسایل موجود در lp وجود جواب های متعدد در شرایطی است که همه این جواب ها منجر به تابع هدف بهینه و یکسان می گرددد degeneracy اگرچه در اینحالت جواب یکتای بهینه برای مساله وجود ندارد ولی در بسیاری از موارد انعطاف پذیری زیادی در تصمیم گیری ها ایجاد نموده که به نوبه خود قدرت انتخاب از بین جواب های بهینه را بوجود می آورد. یکی از مباحث مطرح در بیوتکنولوژی مدل سازی رفتار سلول ها از نظر رشد یا تولید محصول می باشد. از آنجا که مطالعات آزمایشگاهی در این زمینه نیامند صرف هزینه های بسیار زیادی می باشد. روش های محاسباتی مانند بهینه سازی در تعیین فلاکس های درون سلولی بکار گرفته می شود این روش ها در طراحی بهینه تولید محصول مطلوب و یا جلوگیری از تشکیل محصولا جانبی و نامطلوب مورد استفاده قرار می گیرند. برنامه ریزی خطی یکی از روش های محاسبه فلاکس های درون سلولی می باشد. مانند تتمام مسایل بهینه سای در اینحالت نیز احتمال وجود جواب های متعدد وجود دارد تعیین این جواب های متعدد می تواند ا نظر عملیاتی در دستکاری های ژنتیکی و انعطاف پذیری آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. در این تحقیق پس از مدل سازی با استفاده از مراجع موجود رشد یا تولید محصول در باکتری صنعتی استرپیتومایسس تولید کننده بیش از دو سوم آنتی بیوتیک های میکروبی به بررسی توزیع فلاکس های متابولیکی و بررسی احتمال وجود جواب های متعدد شبکه متابولیکی این میکروارگانیسم پرداخته شده است. مدل متابولیکی استرپتومایسس با داشتن 157 متغیر حقیقی مربوط به فلاکس واکنش ها و 112 معادله موازنه جرم برای متابولیت های درون سلولی درنرم افزارهای gams و lingo برای بهینه نمودن رشد سلولی حل گردید. حداکثر شدت رشد به ازای شدت مصرف ویژه گلوکز 100 umole (gdw h)-1 مقدار 0.0118995 g(g dw h)-1 محاسبه شد و مشخص شد که جواب های متعددی برای رسیدن برا ی مشخص نمودن مسیرهای مختلف مورد استفاده قرار گرفت. با اعمال این الگوریتم بش از 3000 متغیر صحیح بصورت صفر-یک به سیستم اضافه و با استفاده از روش milp حل گردید. 16 مسیر مختلف شناسایی شد. بررسی نتایج بدست آمده نشان می دهد که مسیرهای محتمل در ای شبکه بسیار نزدیک به هم می باشند و تفاوت قابل توجهی مشاهده نمی شود