Сучасні підходи до моделювання метаболічних шляхів прокаріотичних організмів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПономаренко, Діана Ігорівна
dc.contributor.authorБесараб, Олександр Борисович
dc.contributor.authorБеспалова, Олена Ярославівна
dc.contributor.authorГалкін, Олександр Юрійович
dc.date.accessioned2026-03-06T13:11:44Z
dc.date.available2026-03-06T13:11:44Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractМоделювання у масштабі геному (genome-scale metabolic modeling, GEM) виступає ключовим інструментом для системного аналізу метаболізму прокаріотичних організмів. Воно дозволяє охопити весь спектр біохімічних реакцій, пов’язаних із функціонуванням клітини, та ефективно прогнозувати її поведінку за різних умов. Особливу роль у цьому процесі відіграє аналіз балансу потоків (Flux Balance Analysis, FBA), який базується на побудові стехіометричних моделей і дає змогу розрахувати розподіл потоків метаболітів у мережі з урахуванням заданої цільової функції. Водночас, чутливість FBA до вибору мети моделювання є критичним обмеженням, яке знижує універсальність методу, особливо у випадку складних або гетерогенних середовищ.Поєднання FBA з методами генної інженерії суттєво розширює його можливості: шляхом модифікацій генотипу можна цілеспрямовано перенаправляти метаболічні потоки, що дозволяє підвищити біосинтетичний потенціал мікроорганізмів. Це особливо актуально для промислової біотехнології, де ведуться розробки нових штамів-продуцентів біопрепаратів, ферментів, біопалива та інших цінних метаболітів. Протягом останнього десятиліття розвиток технологій секвенування та функціональної анотації геномів значно розширив базу для побудови високоточної метаболічної реконструкції. Сучасні підходи поєднують геномні, транскриптомні, метаболомні та протеомні дані з потужними алгоритмами обробки, що дозволяє створювати контекстозалежні, верифіковані експериментально моделі метаболізму. Такі моделі використовуються не лише в базових наукових дослідженнях, а й у клінічній практиці –наприклад, для персоналізованої медицини, прогнозування дії антибіотиків або розробки мікробних консорціумів для терапевтичного застосування.У цьому контексті особливу актуальність набуває систематичний аналіз сучасних методологічних підходів до моделювання метаболічних шляхів прокаріотичних організмів із залученням відповідних інструментів, баз даних та платформ, що забезпечують надійність, масштабованість і практичну придатність створюваних моделей.
dc.description.abstractotherGenome-scale modeling is a powerful tool for studying metabolic interactions in microbial communities and developing effective strategies for their optimization.Flux balance analysis (FBA) is widely used to predict the distribution of metabolic fluxes across all reactions in a model.However, FBA results depend on the user-defined cellular target, which may limit the accuracy of predictions under certain conditions.The use of FBA in combination with genetic engineering methods allows for targeted modification of the genotype of cells, contributing to the redistribution of metabolic fluxes and increasing the yield of target metabolites.This opens up wide opportunities for biotechnological applications, in particular in the production of biologics and synthetic biological systems.In recent years, significant progress in sequencing has allowed the creation of genetic maps of many prokaryotic organisms.Modern approaches to modeling combine deep genomic data with innovative algorithms that provide the construction of accurate, context-dependent and experimentally verified models.Such models are of great importance for the development of medicine and biotechnology, as they allow not only to optimize microbial communities, but also to promote the development of personalized therapies and new treatment methods.The issue of analyzing modern approaches to modeling metabolic pathways of prokaryotic organisms, taking into account current methodological solutions, tools and databases, remains relevant.
dc.format.pagerangeС. 38-51
dc.identifier.citationСучасні підходи до моделювання метаболічних шляхів прокаріотичних організмів / Пономаренко Д. І., Бесараб О. Б., Беспалова О. Я., Галкін О. Ю. // Біомедична інженерія і технологія. – 2025. – № 18. – С. 38-51. – Бібліогр.: 17 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/.2025.18.332598
dc.identifier.orcid0000-0002-2087-6953
dc.identifier.orcid0000-0003-1507-1445
dc.identifier.orcid0000-0002-5309-6099
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79287
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofБіомедична інженерія і технологія, № 18, 2025
dc.subjectбіоінформатика
dc.subjectмоделювання
dc.subjectбіосинтез
dc.subjectбіологічно активні речовини
dc.subjectметаболічна реконструкція
dc.subjectпрокаріоти
dc.subjectbioinformatics
dc.subjectmodeling
dc.subjectbiosynthesis
dc.subjectbiologically active substances
dc.subjectmetabolic reconstruction
dc.subjectprokaryotes
dc.subject.udc575.112
dc.titleСучасні підходи до моделювання метаболічних шляхів прокаріотичних організмів
dc.title.alternativeModern approaches to modeling metabolic pathways of prokaryotic organisms
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
38-51.pdf
Розмір:
692.69 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Біомедична інженерія і технологія, Том 3, № 18