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Engenharia metabólica

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Definição

engenharia metabólica pode ser definida como modificação intencional de redes celulares, incluindo redes metabólicas, reguladoras de genes e de sinalização para atingir objetivos desejáveis, como produção aprimorada de metabólitos, incluindo produtos farmacêuticos, biocombustíveis e bioquímicos e outros produtos de biotecnologia.

A engenharia metabólica é geralmente definida como o redirecionamento de uma ou mais reações enzimáticas para produzir novos compostos em um organismo, melhorar a produção de compostos existentes ou mediar a degradação dos compostos.

O que é engenharia metabólica?

A engenharia metabólica é o processo de trabalhar com os caminhos nas células, na esperança de lhes dar qualidades específicas.

A prática normalmente consiste em aprimorar um processo que já é realizado por uma célula.

Em essência, é a otimização de uma célula para esse fim específico.

A engenharia metabólica é um ramo da biologia celular.

Engenharia metabólica

É comumente usado para fazer medicamentos e alterar as propriedades de certos tipos de alimentos e bebidas.

A principal tática da engenharia metabólica é alterar as redes que facilitam a comunicação dentro e entre as células, para que elas comuniquem uma mensagem específica.

A engenharia metabólica começa com uma análise dessas vias. Consiste em mapear matematicamente a estrutura das células e encontrar todos os elementos potencialmente úteis dentro delas. Em essência, é uma maneira de desenvolver um entendimento de como os processos metabólicos funcionam para que possam ser alterados.

Quando a análise das redes celulares estiver concluída, o próximo passo no processo de engenharia metabólica é usar os princípios da biologia molecular para alterá-los.

Isso é feito fazendo alterações genéticas na estrutura celular, para que elas funcionem conforme desejado. O processo tende a se concentrar nas redes, porque alterar apenas esses elementos deixa a maior parte da célula intacta, o que lhe dá uma chance melhor de sobreviver pelo tempo que teria sem intervenção.

Alguns dos elementos específicos que são alterados por esse processo incluem funções reguladoras, enzimas e meios de transporte. Essas coisas são alteradas por meio de ajustes nos centros de informações, como o ácido desoxirribonucleico (DNA). O efeito geral é desviar processos específicos para que eles mudem a maneira como a célula funciona.

A maior parte do trabalho de engenharia metabólica tradicionalmente envolve organismos microbianos, que são formas minúsculas de vida.

À medida que a prática se desenvolveu, outras formas de vida, como animais e plantas, foram usadas para o processo.

Em todos os casos, os elementos dessas formas de vida foram cultivados em culturas celulares que fornecem o material necessário para a modificação celular.

A engenharia metabólica é complexa e multidisciplinar. Ele se baseia em biologia molecular, engenharia química e bioquímica. Esse processo também afeta a ciência da computação.

A prática da engenharia metabólica é frequentemente usada para alterar as propriedades de vários itens no mercado. É comumente usado na preparação de medicamentos.

O processo também pode fazer parte da fabricação de produtos consumíveis, como queijo, cerveja ou vinho.

Engenharia metabólica

Processo

A engenharia metabólica é a prática de otimizar processos genéticos e reguladores dentro das células para aumentar a produção das células de uma determinada substância.

Esses processos são redes químicas que usam uma série de reações bioquímicas e enzimas que permitem que as células convertam matérias-primas em moléculas necessárias para a sobrevivência da célula.

A engenharia metabólica procura especificamente modelar matematicamente essas redes, calcular o rendimento de produtos úteis e fixar partes da rede que restringem a produção desses produtos.

Técnicas de engenharia genética podem então ser usadas para modificar a rede, a fim de aliviar essas restrições. Mais uma vez, essa rede modificada pode ser modelada para calcular o rendimento do novo produto.

Uso

Engenharia metabólica é o uso da engenharia genética para modificar o metabolismo de um organismo.

Pode envolver a otimização de vias bioquímicas existentes ou a introdução de componentes de vias, mais comumente em bactérias, leveduras ou plantas, com o objetivo de produção de alto rendimento de metabólitos específicos para medicina ou biotecnologia.

Sistema

A engenharia metabólica de sistemas, que integrou biologia de sistemas, biologia sintética e engenharia evolutiva à engenharia metabólica tradicional, está facilitando o desenvolvimento de cepas de alto desempenho.

Microrganismos mais diversos estão sendo usados como cepas hospedeiras de produção, apoiados pelas novas ferramentas e estratégias genéticas.

Avanços recentes nas estratégias de design biossintético/semissintético estão expandindo o portfólio de produtos que podem ser produzidos biologicamente.

Ferramentas e estratégias de engenharia evolutiva estão facilitando a melhoria do desempenho de deformações e enzimas.

Os avanços nas ferramentas e estratégias de ômicos, na simulação metabólica sílico, na engenharia genética e genômica e na triagem de alto rendimento estão acelerando a otimização dos fluxos metabólicos para a produção aprimorada de bioprodutos-alvo.

A engenharia metabólica permite o desenvolvimento de linhagens microbianas produzindo eficientemente produtos químicos e materiais, mas requer muito tempo, esforço e custo para tornar as linhagens competitivas industrialmente.

A engenharia metabólica de sistemas, que integra ferramentas e estratégias da biologia de sistemas, biologia sintética e engenharia evolutiva à engenharia metabólica tradicional, foi recentemente usada para facilitar o desenvolvimento de cepas de alto desempenho.

A década passada testemunhou essa estratégia interdisciplinar sendo continuamente aprimorada em direção ao desenvolvimento de cepas de superprodutores industrialmente competitivos.

Fonte: www.frontiersin.org/www.sciencedirect.com/www.ias.ac.in/www.plantphysiol.org/dc.engconfintl.org/www.wisegeek.org/www.nature.com/ww.cell.com/www.aiche.org/www.unescwa.org

 

 

 

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