Dinamično uravnavanje (regulacija) metabolnih poti

Celični metabolizem je kompleksen splet procesov, ki jih celica medsebojno dinamično uravnava glede na trenutne razmere v in izven celice. Človek je v prvih poskusih inženiringa metabolnih poti uporabljal statične metode uravnavanja. Kljub temu, da so manj precizne se nanje še vedno zanašamo zaradi lažje izvedbe in predvidljivosti izida.

Statično in dinamično uravnavanje metabolizma

Statični način uravnavanja obsega urejanje genoma (insercije ali delecije), regulacijo transkripcije s transkripcijskimi faktorji in malimi nekodirajočimi RNA in regulacijo translacije in posttranslacijskih modifikacij. Tudi sistemi z možnostjo indukcije se smatrajo za statični sistem. Vsem je skupno, da vnaprej določimo parametre, ki uravnavajo metabolno pot, in jih prilagajamo na podlagi empiričnih meritev.

Kljub temu, da s statično manipulacijo metabolnih poti lahko uspešno dosežemo povečano izražanje iskane biološke spojine, vendar predstavlja dinamično uravnavanje v določenih primerih bistveno prednost. Nemalokrat ima določen metabolit neugoden vpliv na celico: povratno inhibicijo, je toksičen ali zavira rast celic. Dinamičen sistem se preko biološkega senzorja odzove na spremembo v celici in vpliva na prilagoditev v smeri zastavljenega cilja. Dinamični nadzor metabolne poti je genetsko zapisan sistem, ki se avtomatsko in dinamično odziva na koncentracije specifičnih znotrajceličnih metabolitov.

Raziskave v preteklih letih so omogočile bolj zapleteno statično uravnavanje metabolnih poti s sintezno prilagojenimi regulatorji, metabolni inženiring pa je naredil prve korake v smeri dinamičnega uravnavanja metabolnih poti. Obe temi podrobno obravnava pregledni članek Cress et al.2015, medtem ko se ta stran osredotoča na dinamične pristope.