I forbindelse med anvendelse af gensplejsning til optimering af bioteknologiske processer er det afgørende at have en forståelse for, hvorledes de mange forskellige processer inde i cellerne samspiller. Målet med kurset er at give de studerende en dybere forståelse for netop samspillet mellem de mange intracellulære processer samt at anvende denne information til design af strategier for gensplejsning af cellerne med henblik på at forbedre processen - enten udfra økonomiske eller miljømæssige betragtninger. Til illustrering af samspillet vil regulering af forskellige synteseveje til produktion af industrielt vigtige produkter såsom sprit, antibiotika, aminosyrer og industrielle enzymer blive diskuteret. Analyse af samspillet imellem intracellulære processer er et centralt element i kurset, og værktøjer fra analyse af genfunktion i cellernes arvemasse vil derfor blive beskrevet. Dette omfatter metoder såsom geneskpression, proteomics og bioinformatik.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive koncepterne bag metabolsk kontrol analyse og dets anvendelse i metabolic engineering.
Beskrive koncepterne bag metabolite balancing for flux analyse, og beskriv fordele og ulemper ved anvendelse af denne metode.
Beskrive principperne der anvendes i DNA arrays og hvordan data fra DNA arrays anvendes.
Beskrive syntese og analyse dele af metabolic engineering og disse samspil.
Beskrive principperne bag forskellige metoder til metabolsk flux analyse.
Beskrive hvordan der opstilles genom-baserede metabolske modeller og hvordan disse kan anvendes i metabolic engineering og functional genomics.
Definere functional genomics og beskrive samspillet med metabolic engineering.
Anvende gene targeting i bagegær.
Skrive en teknisk rapport, inklusiv kildehenvisninger og citationer indenfor metabolic engineering.
Lave en mundtlig præsentation over et eksempel i metabolic engineering.
Kursusindhold:
Kurset giver en oversigt over Metabolic Engineering med en række eksempler på gennemførsel af målrettede ændringer i cellers metabolisme (ved hjælp af gensplejsning), der har ført til nye produkter, forbedret produktivitet, bedre råstofudnyttelse, mindsket miljøbelastning etc. Endvidere gives der en gennemgang af de redskaber, der kan benyttes til karakterisering af cellers metabolisme og overordnede funktion. Kurset omhandler følgende emner: Introduktion til Metabolic Engineering og Functional Genomics. Oversigt over metabolske synteseveje. Energetik. Støkiometri. Regulering af synteseveje. Overordnet kontrol af metabolske fluxe. Metabolsk flux analyse: Teori og eksempler. Anvendelse af C(13)-mærkede substrater til identifikation af synteseveje og bestemmelse af kulstoffluxe. Metabolsk kontrol analyse: Teori og anvendelse. Pathway analyse. Genomics. Introduktion af målrettede genetiske ændringer. Rekombination. Molekylærbiologiske værktøjer i Metabolic Engineering. Hel-genom transkriptionsanalyse. Anvendelse af DNA chips. Clusteranalyse til evaluering af data fra DNA chips. I gennemgangen vil der blive lagt speciel vægt på nogle få processer, der vil blive behandlet gennemgående, f.eks. aminosyreproduktion i Corynebakterier, antibiotikaproduktion i skimmelsvampe og industrielle anvendelser af gæren Saccharomyces cerevisiae. De studerende vil arbejde selvstændigt med eksempler, der vil blive præsenteret mundtligt.
