Metabolic Engineering ist der Prozess der Arbeit mit den Signalwegen in Zellen in der Hoffnung, ihnen bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Die Praxis besteht typischerweise darin, einen Prozess zu verbessern, der bereits von einer Zelle ausgeführt wird. Im Wesentlichen ist es die Optimierung einer Zelle für diesen speziellen Zweck. Metabolic Engineering ist ein Teilgebiet der Zellbiologie. Es wird häufig verwendet, um Medikamente herzustellen und die Eigenschaften bestimmter Arten von Lebensmitteln und Getränken zu verändern.
Die Kerntaktik des Metabolic Engineering besteht darin, die Netzwerke, die die Kommunikation in und zwischen Zellen ermöglichen, so zu verändern, dass sie eine bestimmte Botschaft übermitteln. Metabolic Engineering beginnt mit einer Analyse dieser Stoffwechselwege. Es besteht darin, die Struktur der Zellen mathematisch abzubilden und alle potenziell nützlichen Elemente darin zu finden. Im Wesentlichen ist es ein Weg, ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie Stoffwechselprozesse funktionieren, damit sie verändert werden können.
Sobald die Analyse von Zellnetzwerken abgeschlossen ist, besteht der nächste Schritt im Prozess des Metabolic Engineering darin, die Prinzipien der Molekularbiologie zu nutzen, um sie zu verändern. Dies wird erreicht, indem genetische Veränderungen in der Zellstruktur vorgenommen werden, damit sie wie gewünscht funktionieren. Der Prozess konzentriert sich tendenziell auf Netzwerke, da die Veränderung nur dieser Elemente den größten Teil der Zelle intakt lässt, was ihr eine bessere Chance gibt, so lange zu überleben, wie sie es ohne Intervention hätte.
Einige der spezifischen Elemente, die durch diesen Prozess verändert werden, umfassen regulatorische Funktionen, Enzyme und Transportmittel. Diese Dinge werden durch Anpassungen an Informationszentren wie der Desoxyribonukleinsäure (DNA) geändert. Der Gesamteffekt besteht darin, bestimmte Prozesse so umzuleiten, dass sie die Funktionsweise der Zelle verändern.
Der Großteil der metabolischen Engineering-Arbeiten umfasste traditionell mikrobielle Organismen, bei denen es sich um winzige Lebensformen handelt. Mit der Entwicklung der Praxis wurden auch andere Lebensformen wie Tiere und Pflanzen für den Prozess verwendet. In allen Fällen wurden Elemente dieser Lebensformen in Zellkulturen gezüchtet, die das für die Zellmodifikation notwendige Material liefern.
Metabolic Engineering ist komplex und multidisziplinär. Es stützt sich auf Molekularbiologie, Chemieingenieurwesen und Biochemie. Dieser Prozess berührt auch die Informatik.
Die Praxis des Metabolic Engineering wird häufig verwendet, um die Eigenschaften verschiedener Artikel auf dem Markt zu ändern. Es wird häufig bei der Herstellung von Medikamenten verwendet. Der Prozess kann auch Teil der Herstellung von Konsumgütern wie Käse, Bier oder Wein sein.