Diseño de vías metabólicas sintéticas guiado por análisis de energía libre de Gibbs

Abstract

El diseño computacional de vías metabólicas sintéticas representa un desafío significativo en el campo de la biología sintética y la ingeniería metabólica. Los métodos actuales de búsqueda retrosintética, como el algoritmo Retro*, se basan principalmente en el uso de plantillas de reacción predefinidas para predecir posibles transformaciones químicas. Este enfoque presenta limitaciones importantes que afectan su eficacia y aplicabilidad. La dependencia de bases de datos de reacciones conocidas y plantillas predefinidas restringe la capacidad de descubrir nuevas y novedosas vías metabólicas. Además, estas metodologías no consideran de manera explícita las condiciones fisicoquímicas, como pH y temperatura, ni evalúan la viabilidad termodinámica de las transformaciones propuestas. Esto puede resultar en vías metabólicas químicamente posibles, pero no termodinámicamente favorables. 14 Ante estas limitaciones, se propone un cambio de paradigma en el enfoque de búsqueda retrosintética, utilizando la energía libre de Gibbs como principal criterio heurístico para explorar y evaluar transformaciones químicas potenciales. Este nuevo enfoque permitiría explorar el espacio de soluciones priorizando reacciones termodinámicamente favorables, considerar explícitamente condiciones fisicoquímicas y reducir la dependencia del conocimiento previo codificado en forma de plantillas.