Descrizione del prompt

Un diagramma schematico che illustra il percorso metabolico di fermentazione di Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), focalizzandosi sul flusso metabolico di glucosio e acido acetico, il ruolo degli enzimi chiave, i bersagli di modificazione genetica e la regolazione del metabolismo del glicerolo. I meccanismi principali includono i seguenti componenti chiave: Percorsi Metabolici Naturali (etichette nere): Presenta il processo principale di conversione del glucosio in piruvato attraverso la via glicolitica (coinvolgendo enzimi come HXK, PGI, PFK), che viene poi convertito in acetaldeide ed etanolo (catalizzato dagli enzimi ADH e PDC). Definisce inoltre chiaramente il percorso di sintesi naturale del glicerolo: G-3-P (gliceraldeide-3-fosfato) è catalizzato da GPD1 (glicerolo-3-fosfato deidrogenasi 1 NAD-dipendente) per produrre glicerolo-3-fosfato, che viene poi defosforilato da GPP (glicerolo-3-fosfato fosfatasi) per produrre glicerolo, così come il processo metabolico nativo dell'acido acetico che genera acetil-CoA attraverso il bypass PDH. Bersagli di Modificazione Genetica (ovale giallo + segno di croce rosso): Specifica i quattro geni che vengono sequenzialmente inattivati: GPD1, ALD6, NDE1 e NDE2. L'inattivazione di GPD1 blocca direttamente il passaggio chiave nella sintesi naturale del glicerolo, riducendo il consumo di NADH nella sintesi del glicerolo; l'inattivazione di ALD6 interrompe il ciclo futile dell'acido acetico e l'inattivazione di NDE1/NDE2 limita l'ossidazione mitocondriale del NADH. I tre arricchiscono sinergicamente il NADH intracellulare per supportare la sintesi di etanolo. Introduzione di Enzimi Eterologhi (etichetta rossa su ovale giallo): Mostra il sito di integrazione dell'acetaldeide deidrogenasi acetilante NADH-dipendente (SeEutE) da Salmonella enterica. Questo enzima media la conversione di acetil-CoA in acetaldeide ed etanolo, ottenendo un utilizzo sinergico dell'acido acetico e forma un equilibrio di ossidazione del NADH con il GPD2 trattenuto (non inattivato), evitando lo squilibrio osmotico causato dal blocco completo della sintesi del glicerolo. Etichettatura dei Nodi Metabolici Chiave: Evidenzia il ciclo futile dell'acido acetico (evidenziato in quadrati blu), presentando chiaramente il percorso di sintesi del glicerolo come sottoprodotto naturale della fermentazione e la ridirezione del flusso metabolico dopo la modifica; chiarisce le relazioni di flusso degli intermedi del metabolismo del glucosio (F6-P, F1,6-DP, G-3-P, ecc.), dei prodotti finali (etanolo, glicerolo) e dei coenzimi (NAD/NADH), elucidando la logica principale di "riduzione della produzione di glicerolo e aumento della resa di etanolo" dopo la modifica, nonché il meccanismo di associazione tra la regolazione dell'equilibrio redox e l'ottimizzazione dell'efficienza della fermentazione.