سیمبیولوژی مسیر متابولیکی تولید بیوبوتانول از گونه ی کلاستریدیوم استوبوتیلیکوم

بوتانول به عنوان سوختی باقابلیت ترکیب آسان تر با بنزین و محصولات هیدروکربنی شناخته می شود که ارزش حرارتی بیشتری نسبت به اتانول دارد. گونه ی کلاستریدیوم استوبوتیلیکوم قادر به تولید چشمگیر بوتانول است. استون و اتانول محصولات دیگر مسیر متابولیکی این گونه ی میکروبی هستند. مدل های ساده توصیف کننده ی تولید این محصولات مانند مونود دارای محدودیت در پیش بینی فرآیندهای درون سلولی هستند. بیان ریاضی تولید متابولیت های درون سلولی به عنوان روشی جهت بهینه سازی تولید محصول موردنظر به ویژه در مهندسی متابولیسم سلولی کاربرد دارد. در این پژوهش از مدل ساختارمند مسیر متابولیک سلولی به منظور توصیف و پیش بینی نحوه تغییرات پویای متابولیت های درون و برون سلولی برای گونه ی کلاستریدیوم استوبوتیلیکوم استفاده شد. معادلات مدل توسط ابزار شبیه سازی مسیر متابولیک SimBiology حل گردید و نتایج حاصل از حل با مقادیر آزمایشگاهی منتشر شده در منابع مقایسه شد که نشان دهنده ی تطابق مناسب بود. همچنین تاثیرپذیری تولید بوتانول از بوتیریت و استات بررسی گردید. این بررسی نشان داد تولید بوتانول در حضور این مواد در محیط کشت افزایش می یابد. حضور بوتیریت در محیط کشت تاثیر بیشتری هم بر تولید بوتانول و هم در کاهش زمان رسیدن به حداکثر تولید دارد. غلظت بوتانول تولیدی با غلظت اولیه ی استات 100 میلی مولار و بوتیریت صفر برابر با 48/120 میلی مولار است و برای غلظت اولیه ی بوتیریت برابر با 100 میلی مولار و استات صفر برابر با 35/138 میلی مولار است. به علت برگشت پذیر نبودن تولید استون در مسیر متابولیک، این ماده بر تولید بوتانول تاثیر ندارد ولی حذف آن از مسیر سلولی سبب افزایش تولید می شود.