Description du prompt

Un schéma illustrant la voie métabolique de fermentation de Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), axé sur le flux métabolique du glucose et de l'acide acétique, le rôle des enzymes clés, les cibles de modification génétique et la régulation du métabolisme du glycérol. Les mécanismes centraux comprennent les éléments clés suivants : Voies métaboliques naturelles (étiquettes noires) : Présente le processus central de conversion du glucose en pyruvate via la voie de la glycolyse (impliquant des enzymes telles que HXK, PGI, PFK), qui est ensuite converti en acétaldéhyde et en éthanol (catalysé par les enzymes ADH et PDC). Définit également clairement la voie de synthèse naturelle du glycérol : le G-3-P (glycéraldéhyde-3-phosphate) est catalysé par GPD1 (glycérol-3-phosphate déshydrogénase 1 dépendante du NAD) pour produire du glycérol-3-phosphate, qui est ensuite déphosphorylé par GPP (glycérol-3-phosphate phosphatase) pour produire du glycérol, ainsi que le processus métabolique natif de l'acide acétique générant de l'acétyl-CoA via le bypass PDH. Cibles de modification génétique (ovale jaune + croix rouge) : Spécifie les quatre gènes qui sont séquentiellement invalidés : GPD1, ALD6, NDE1 et NDE2. L'invalidation de GPD1 bloque directement l'étape clé de la synthèse naturelle du glycérol, réduisant la consommation de NADH dans la synthèse du glycérol ; l'invalidation d'ALD6 rompt le cycle futile de l'acide acétique, et l'invalidation de NDE1/NDE2 restreint l'oxydation mitochondriale du NADH. Les trois enrichissent synergiquement le NADH intracellulaire pour soutenir la synthèse de l'éthanol. Introduction d'enzyme hétérologue (étiquette rouge sur ovale jaune) : Montre le site d'intégration de l'acétaldéhyde déshydrogénase acétylante dépendante du NADH (SeEutE) de Salmonella enterica. Cette enzyme médie la conversion de l'acétyl-CoA en acétaldéhyde et en éthanol, permettant une utilisation synergique de l'acide acétique, et forme un équilibre d'oxydation du NADH avec la GPD2 conservée (non invalidée), évitant un déséquilibre osmotique causé par un blocage complet de la synthèse du glycérol. Étiquetage des nœuds métaboliques clés : Met en évidence le cycle futile de l'acide acétique (mis en évidence dans des carrés bleus), présentant clairement la voie de synthèse du glycérol en tant que sous-produit naturel de la fermentation et la redirection du flux métabolique après modification ; clarifie les relations de flux des intermédiaires du métabolisme du glucose (F6-P, F1,6-DP, G-3-P, etc.), des produits finaux (éthanol, glycérol) et des coenzymes (NAD/NADH), élucidant la logique centrale de "réduire la production de glycérol et augmenter le rendement en éthanol" après modification, ainsi que le mécanisme d'association entre la régulation de l'équilibre redox et l'optimisation de l'efficacité de la fermentation.