Towards a new view on metabolic networks : Automated reconstruction and large-scale computational analysis applied to Dinoroseobacter shibae

Der Hauptschwerpunkt dieser Arbeit liegt auf Simulationen von metabolischen Reaktionen, die in einer wachsenden Zelle stattfinden, mit Hilfe von Methoden der linearen Optimierung. Zusätzlich führen wir neue Werkzeuge ein, die die Rekonstruktion von metabolischen Netzwerken oder die Interpretation der Simulationsergebnisse unterstützen. Insbesondere haben wir weite Teile des aufwändigen Rekonstruktionsprozesses automatisiert. Außerdem haben wir eine neue Visualisierungsmethode entwickelt, die eine verallgemeinerte Definition von Verzweigungspunkten verwendet um die Darstellung auf den relevanten metabolischen Kontext zu beschränken. Wir haben diese neuen Methoden benutzt um eine schnelle Erstellung eines metabolischen Modells von \dinoroseobactershibae und eine ausgedehnte Rechenanalyse der metabolischen Fähigkeiten dieses maritimen Bakteriums zu ermöglichen, die mit den traditionellen Ansätzen der metabolischen Modellierung nicht möglich gewesen wäre. Zusätzlich zu einer großen Vielfalt von Umweltbedingungen haben wir auch Plasmid- und Einzelgen-Deletionsmutanten mit unseren Simulationen untersucht. Wir haben unsere Ergebnisse im Hinblick auf den Energiestoffwechsel analysiert und unter Anderem eine deutliche metabolische Antwort auf die Verfügbarkeit von Licht aufgedeckt. Darüber hinaus gaben unsere Resultate Einsicht in die sich änderte Aufteilung des DMSP-Flusses in den Spaltungsweg und den Demethylierungsweg unter verschiedenen Bedingungen. Zusammenfassend erlaubt diese Arbeit einen neuen Blick auf metabolische Netzwerke in dem sie neue Ansätze in den Bereichen metabolische Rekonstruktion, computergestützte Analyse und Interpretation von Flussverteilungen aufzeigt.