Reconstructing of the metabolic network of Lactobacillus rhamnosus

Abstract

With the recent growth in genomics research, complete genomic sequences of a multitude of species are assembled at an unprecedented rate(The Cost of Sequencing a Human Genome n.d.). Therefore, it is evident that full comprehension of encoded functionality is displaced from that increased knowledge rate. Genome-scale metabolic network reconstructions try to achieve a complete understanding of the metabolic features of an organism by assembly a network of metabolic reactions catalyzed by enzymes and transporters found on the annotations made for the genome sequence(Palsson 2009). Such gene annotations are often generated by applying prior knowledge to the genomic sequence The reconstruction process of a genome-scale metabolic model encompasses four steps, namely: (1) Genome Sequencing; (2) assembling the genome-wide metabolic network; (3) Conversion of the network to a stoichiometric model ; (4)metabolic model validation(Merlin Homepage n.d.). In this thesis, the main aim is to use the genome sequence of Lactobacillus rhamnosus GG and data generated at LNEG to reconstruct the metabolic network of L. rhamnosus. The main tasks was the accomplishment of the metabolically annotate the genome and perform a preliminary analysis of the resulting metabolic network(Lin, Bennett, and San 2005; Lopes da Silva et al. 2013). In spite of the work done, there is still a long way to go until the construction of a functional model. The main steps still to be taken are the Transport prediction, removal of the dead ends, compartmentalization and the assembly of model. Another improvement for this work would be the validation of the model whit real data for L. rhamnosus GG, instead of the data from the Lactobacillus rhamnosus strain C83.

Com o recente crescimento da pesquisa ao nível genómico, tem levado ao aparecimento inúmeras sequencias genómicas completas das mais variadas espécies(The Cost of Sequencing a Human Genome n.d.). Portanto, é evidente que a compreensão completa da funcionalidade do genoma é desproporcional à taxa que se gera o conhecimento. As reconstruções de redes metabólicas à escala genómica tentam alcançar uma compreensão completa das características metabólicas de um organismo através da montagem de uma rede de reações metabólicas catalisadas por enzimas e transportadores encontradas nas anotações feitas para o genoma(Palsson 2009). O processo de construção de um modelo metabólico à escala genómica abrange quatro etapas: (1) Sequenciamento do Genoma/Anotação; (2) montagem da rede metabólica do genoma; (3) Conversão da rede para um modelo estequiométrico; (4) validação do modelo metabólico(Merlin Homepage n.d.). O principal objetivo desta tese é usando a sequência genómica d Lactobacillus rhamnosus GG e os dados gerados na LNEG para construir a rede metabólica de L. rhamnosus. As principais tarefas foram a anotação do genoma e realização uma análise preliminar da rede metabólica resultante(Lin, Bennett, and San 2005; Lopes da Silva et al. 2013). Apesar do trabalho realizado, ainda há um longo caminho a percorrer até a construção de um modelo funcional. Os principais passos a serem tomados são a previsão dos transportes, a remoção dos dead ends, a compartimentalização e a criação do modelo. Outra melhoria para este trabalho seria a validação do modelo com dados reais para L. rhamnosus GG, ao invés dos dados da strain Lactobacillus rhamnosus C83.