به آگاهی می رساند جلسه دفاع از پایان نامه کارشناسی ارشد خانم مهندس محیا حسامی دانشجوی رشته مهندسی شیمی با عنوان " بررسی اکسرژی مسیرهای متابولیکی باکتری اشریشیا کولی برای پیدا کردن مسیرهای با حداقل اتلاف اکسرژی "  روز سه شنبه 16 اردیبهشت ماه از ساعت 15 در محیط ادبی کانکت vroom.shirazu.ac.ir/alireza برگزار می گردد. استاد راهنمای این پایان نامه جناب آقای دکتر علیرضا شریعتی و آقای دکتر حامد پیرودین هستند. چکیده این پایان نامه به شرح زیر است:

مهندسی متابولیک برای پیش‌بینی و تحلیل رفتار سلولی به طور گسترده از مدل‌های استوکیومتری و روش‌هایی مانند تحلیل موازنه شار استفاده می‌کند. این روش‌ها با وجود توانایی در توصیف موازنه جرم و پیش‌بینی توزیع‌های شار امکان‌پذیر، معمولاً اطلاعات ترمودینامیکی را به صورت صریح وارد تحلیل نمی‌کنند و بنابراین قادر نیستند شدت اتلاف ترمودینامیکی مسیرهای متابولیکی را به طور مستقیم کمی‌سازی کنند. از این رو، دو مسیر که از نظر استوکیومتری امکان‌پذیر و از نظر نرخ رشد یا تولید محصول مشابه هستند، ممکن است از نظر نیروی محرکه، برگشت‌ناپذیری و تخریب اکسرژی رفتار متفاوتی داشته باشند. در این پژوهش، چارچوبی محاسباتی برای ارزیابی و رتبه‌بندی زیرشبکه‌های متابولیکی باکتری اشریشیا کولی بر اساس تخریب اکسرژی توسعه داده شد. در این چارچوب، ابتدا زیرشبکه‌های ساختاری متمایز با استفاده از صورت‌بندی برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح مختلط استخراج شدند. سپس، قیود ترمودینامیکی، کران‌های غلظت فیزیولوژیک و مقادیر انرژی آزاد گیبس برای بررسی سازگاری ترمودینامیکی زیرشبکه‌ها به کار گرفته شدند. در مرحله بعد، تخریب اکسرژی هر واکنش بر اساس شار واکنش و تغییر انرژی آزاد گیبس محاسبه شد و با تجمیع مقادیر واکنش‌های فعال، شاخص کلی تخریب اکسرژی برای هر زیرشبکه به دست آمد. نتایج نشان دادند که زیرشبکه‌های مختلف، حتی تحت قید رشد یکسان، می‌توانند از نظر تخریب اکسرژی، مجموع قدرمطلق شارهای داخلی و الگوی استفاده از مسیرهای کوفاکتوری تفاوت قابل توجهی داشته باشند. بررسی همزمان تخریب اکسرژی و شدت شار داخلی نشان داد که کمینه بودن شار لزوماً به معنای کمینه بودن اتلاف ترمودینامیکی نیست. همچنین، تحلیل مسیرهای منتخب نشان داد که تفاوت در تخریب اکسرژی می‌تواند با تفاوت در استفاده از ماژول‌های زیستی مرتبط با تأمین NADPH، مسیر پنتوزفسفات اکسیداتیو، واکنش‌های وابسته به مالات و مسیرهای مرتبط با تعادل ردوکس همراه باشد. برای ارزیابی زیستی نتایج، خروجی‌های مدل با نسبت‌های تقسیم شار گزارش‌شده در داده‌های تجربی MFA-13C مقایسه شدند. این مقایسه نشان داد که برخی از زیرشبکه‌های منتخب، نسبت به تعدادی از توابع هدف استاندارد تحلیل موازنه شار، سازگاری بهتری با الگوهای تجربی شار نشان می‌دهند. با این حال، نتایج همچنین نشان دادند که کمینه‌سازی تخریب اکسرژی به تنهایی الزاماً برای بازتولید کامل رفتار زیستی کافی نیست و باید در کنار معیارهای استوکیومتری، ترمودینامیکی و تجربی تفسیر شود. به طور کلی، این پژوهش نشان می‌دهد که تحلیل اکسرژی می‌تواند به عنوان یک لایه مکمل در مدل‌سازی متابولیکی مورد استفاده قرار گیرد. این رویکرد امکان مقایسه مسیرهای متابولیکی را نه فقط از نظر امکان‌پذیری استوکیومتری، بلکه از نظر شدت اتلاف ترمودینامیکی و کیفیت استفاده از پتانسیل شیمیایی فراهم می‌کند. بنابراین، چارچوب پیشنهادی می‌تواند در تحلیل زیستی مسیرهای متابولیکی، تفسیر مکانیکی تفاوت میان زیرشبکه‌ها و توسعه روش‌های آینده برای طراحی مسیرهای متابولیکی کاراتر مفید باشد.