Описание промпта

Схематическая диаграмма, иллюстрирующая метаболический путь ферментации Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), с акцентом на метаболический поток глюкозы и уксусной кислоты, роль ключевых ферментов, цели генетической модификации и регуляцию метаболизма глицерина. Основные механизмы включают следующие ключевые компоненты: Естественные метаболические пути (черные метки): Представлен основной процесс преобразования глюкозы в пируват через путь гликолиза (с участием ферментов, таких как HXK, PGI, PFK), который затем преобразуется в ацетальдегид и этанол (катализируется ферментами ADH и PDC). Также четко определен естественный путь синтеза глицерина — G-3-P (глицеральдегид-3-фосфат) катализируется GPD1 (НАД-зависимая глицерин-3-фосфатдегидрогеназа 1) с образованием глицерин-3-фосфата, который затем дефосфорилируется GPP (глицерин-3-фосфатфосфатаза) с образованием глицерина, а также нативный метаболический процесс образования ацетил-КоА из уксусной кислоты через PDH-байпас. Цели генетической модификации (желтый овал + красная метка креста): Указаны четыре гена, которые последовательно выбиваются: GPD1, ALD6, NDE1 и NDE2. Выбивание GPD1 напрямую блокирует ключевой этап в естественном синтезе глицерина, снижая потребление NADH в синтезе глицерина; выбивание ALD6 разрывает цикл бесполезного использования уксусной кислоты, а выбивание NDE1/NDE2 ограничивает митохондриальное окисление NADH. Три синергически обогащают внутриклеточный NADH для поддержки синтеза этанола. Введение гетерологичного фермента (красная метка на желтом овале): Показано место интеграции НАДН-зависимой ацетилирующей ацетальдегиддегидрогеназы (SeEutE) из Salmonella enterica. Этот фермент опосредует превращение ацетил-КоА в ацетальдегид и этанол, обеспечивая синергетическое использование уксусной кислоты и формирует баланс окисления NADH с сохраненным GPD2 (не выбитым), избегая осмотического дисбаланса, вызванного полной блокировкой синтеза глицерина. Маркировка ключевых метаболических узлов: Подчеркнут цикл бесполезного использования уксусной кислоты (выделен синими квадратами), четко представлен путь синтеза глицерина как естественного побочного продукта ферментации и перенаправление метаболического потока после модификации; разъяснены взаимосвязи потоков промежуточных продуктов метаболизма глюкозы (F6-P, F1,6-DP, G-3-P и т. д.), конечных продуктов (этанол, глицерин) и коферментов (NAD/NADH), разъяснена основная логика "снижения производства глицерина и увеличения выхода этанола" после модификации, а также механизм ассоциации между регуляцией редокс-баланса и оптимизацией эффективности ферментации.