Computational Workflow for Genome-Scale Metabolic Model Reconstruction of Non-Model Organisms

Bc. Kryštof Matuštík

Bakalářská práce

Anotace:

Celogenomové metabolické modely (GEM) nabízejí kolekci znalostí pro pochopení metabolických sítí specifických pro daný organismus, přičemž jejich využití sahá od strain engineering až po předpovídání chování buněk. V posledních dvou desetiletích bylo vytvořeno několik GEM, avšak vytvoření takových modelů pro nemodelové organismy je stále náročné. Tato práce představuje klíčové koncepty rekonstrukce GEM a diskutuje problémy spojené s jejich tvorbou. Dále tato práce představuje funkční workflow, který byl navržen a částečně implementován k řešení běžných problémů, jako je integrace dat, nekonzistence anotací, vizualizace a analýza modelů. Případová studie využívající reálná biologická data prokázala praktickou užitečnost prezentovaného workflow a potvrdila jeho potenciál pro podporu rekonstrukce metabolických modelů u nemodelových organismů.

Abstract:

Genome-scale metabolic models (GEMs) offer an organism-specific knowledge base for understanding metabolic networks, with applications ranging from strain engineering to predicting cell behaviour. In the last two decades, multiple GEMs were created. However, the creation of such models for non-model organisms is still a challenging endeavour. This thesis introduces GEM reconstruction's key concepts and discusses challenges linked with their creation. Furthermore, this thesis presents a functional workflow designed and partially implemented to address common issues such as data integration, annotation inconsistencies, visualisation and model evaluation. A case study using real biological data demonstrated the workflow's practical applicability, confirming its potential to support metabolic model reconstruction in non-model organisms.

Keywords

genome-scale metabolic modelling, systems biology, modelling tools

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 26. 6. 2025
• Vedoucí: doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D.
• Oponent: doc. Mgr. Ing Karel Sedlář, Ph.D.

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Bakalářský studijní program / obor:
Informatika / Informatika