The Biomass project

Abstract

Biomassen er mengden RNA, DNA, protein, lipid og karbohydrat i en organisme. Den varierer med vekstraten, men er konstant for forskjellige kilder av karboner ved lik vekstrate. I prosjektet vårt undersøkte vi om dette stemmer for alle komponentene for biomassen i bakterien Escherichia coli (E. coli) K-12 BW25113. Vi utførte eksperimentet ved hjelp av en kjemostat med forskjellige karbonkilder og vekstrater.

Målet med prosjektet var å bruke dataene fra eksperimentene til å konstruere en "Biomass objective function (BOF). En BOF er en viktig del av en "GEM-guided»-prediksjon av vekst fenotype. GEMs forsøker å lage en "systemnivå" gjengivelse av hele den metabolske funksjonen til en celle og er et stadig mer populært verktøy i systembiologi. De representerer komplekse cellulære metabolske nettverk ved å bruke en støkiometrisk matrise og gir oss et rammeverk for å kartlegge artsspesifikk kunnskap.

Vi kunne ikke trekke en konklusjon fra resultatene våre, eller benytte de til å konstruere en tilstrekkelig BOF fordi resultatene vi fikk fra DNA og RNA analysen vår ikke var stabile nok. For å kunne konstruere en BOF må man vite biomassesammensetningen fordi den må inkludere nøkkelkomponentene av cellens biomasse. Totalsummene for DNA og RNA tabellene hadde store standard og relative standardavvik, dette impliserer at det er stor variasjon og resultater langt fra gjennomsnittet. Basert på tidligere studier bør mengden RNA stabilt stige med økende vekstrate, men basert på standardavviket observerer vi at dette ikke har skjedd. Proteinanalysen resulterte i et mer stabilt resultat og det relative standardavviket viste at den totale mengden aminosyrer ikke var spredt langt fra gjennomsnittet. Vi regnet ut antallet fettsyrer, men fordelingen over hvilke fettsyrer eller hvordan de ble påvirket av vekstraten ble ikke analysert.

The biomass of an organism is the amount of RNA, DNA, protein, lipids, and carbohydrate present in the organism. It differs with growth rate but is constant for different sources of carbon at the same growth rate. In our project we checked if this was correct for all the components of biomass in the bacteria Escherichia coli (E. coli) K-12 BW25113. We performed an experiment utilizing a chemostat, with different carbon sources and growth rates.

The goal of the project was to use the obtained data from the chemostat experiments to construct a biomass objective function (BOF). A BOF is an important part of a GEM-guided prediction of growth phenotype. GEMs aim to capture a system-level representation of the entire metabolic functions of a cell and are becoming an increasingly popular tool for systems biology. They represent complex cellular metabolic networks using a stoichiometric matrix and provide a framework for mapping specie-specific knowledge.

From the result we obtained we could not make a conclusion or take them further to construct an apt BOF because the results obtained from the DNA and RNA analysis were not stable enough. To construct a BOF, the biomass composition of a cell must be known, because it must include key components a cells biomass. The total results of the DNA and RNA had a high standard and relative standard deviation, which implies high variance and results far from the mean. Based on previous studies done, the amount of RNA should have had a stable increase with the increasing growth rate but based on the standard deviation this did not occur. The protein analysis resulted in a more stable overall result, and the relative standard deviation showed that the total amount of amino acids was not spread far from the mean. The number of fatty acids were calculated, but the distribution of which fatty acids or how they were affected by the change in growth rate were not analysed.