通过合成致死分析揭示代谢的基本可塑性和冗余性

我们揭示了功能可塑性和冗余性是代谢网络生存能力背后的基本机制。我们对大肠杆菌在基本培养基中的合成致死反应对进行了详尽的计算筛选，发现合成致死对分为两组，取决于合成致死相互作用是作为备份机制还是并行使用机制，前者对应基本可塑性，后者对应基本冗余。在大肠杆菌中，通过基本冗余对通路纠缠的分析支持了合成致死性优先影响单一功能或通路的观点。相比之下，基本可塑性是主导类别，倾向于跨通路但强烈局部化，并揭示了细胞包膜生物合成是膜脂代谢的基本备份。当比较大肠杆菌和肺炎支原体时，我们发现两种生物体的代谢网络在可塑性和冗余性的相对重要性上表现出巨大差异，这与可塑性是需要复杂组织的复杂机制的猜想一致。最后，在不同环境条件下探索了共致死反应对，以揭示两种机制之间的相互作用。我们发现合成致死相互作用及其在可塑性和冗余性中的分类基本上对培养基组成不敏感，并且即使环境富含非必需化合物或过度约束以降低最大生物量形成，也高度保守。