26.07.2023

SPECIMEN: Ein Verfahren zur automatisierten stammspezifischen Modellierung des Stoffwechsels

Carolin Brune entwickelt in ihrer Masterarbeit eine Modellierungssoftware und wendet diese auf Klebsiella pneumoniae an.

In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass zahlreiche Krankheitserreger, z.B. Klebsiella-Arten (Klebsiella sp.), schnell Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln. Um diese Resistenzen zu bekämpfen, müssen neue Angriffspunkte und Medikamente für die Behandlung gefunden werden. Zur Unterstützung von Experimenten im Nasslabor können Computermodelle der Stoffwechselnetze des betreffenden Organismus erstellt werden. Die detaillierte Modellierung des Stoffwechsels zur Erstellung eines qualitativ hochwertigen Modells kann jedoch aufgrund der vielen manuellen Schritte viel Zeit in Anspruch nehmen.

In ihrer Masterarbeit stellt Carolin Brune die stammspezifische Stoffwechselmodellierung (SPECIMEN) vor, ein Python-Paket mit einer automatisierten Pipeline als Kern. Der Workflow ermöglicht eine automatisierte, stammspezifische Modellkuration auf der Grundlage eines qualitativ hochwertigen Vorlagenmodells. Darüber hinaus enthält das Paket Funktionen zur weiteren Erweiterung, Verfeinerung und Analyse des kuratierten Modells, wodurch die manuelle Kuration, die zur Erstellung eines qualitativ hochwertigen Modells erforderlich ist, reduziert wird.

Der Arbeitsablauf wurde erfolgreich mit einem Genom von Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) (Stamm MD01) und einem hochwertigen Vorlagenmodell von einem anderen Stamm derselben Spezies getestet, wobei ein neues Modell für Klebsiella pneumoniae MD01 erstellt wurde.