¿queremos abordar la pregunta sobre qué compuestos se pueden producir en una forma de bioeconomía circular a través de biofabricación biobasada? ¿Cuáles son los títulos esperados? Para ello, realizaremos una expansión modular del espacio metabólico del huésped microbiano a través de un algoritmo de reacción basado en reglas para determinar el conjunto completo de circuitos de producción externos (la planta) que se pueden conectado al huésped deseado y moléculas que se pueden alcanzar a través de la producción. Además, implementaremos un algoritmo para la enumeración de las rutas de producción en el gráfico resultante. También calcularemos la expansión modular del espacio metabólico del huésped para determinar las moléculas que pueden ser detectadas a través de circuitos biosensores. En de esa manera, proporcionaremos la enumeración de las rutas del biosensor en el gráfico resultante. De manera similar, realizaremos la enumeración de las posibles vías reguladas en un huésped a través de la combinación de un circuito de producción y un biosensor.

Basado en el aprendizaje profundo enfoques y huellas dactilares moleculares, desarrollaremos marcos predictivos para productos químicos biobasados, incluida la actividad antioxidante y nutricional, antibacteriana, terapéutica, así como en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades mejoradas. El enfoque consistirá en calcular una métrica de similitud molecular entre las moléculas y su inclusión en un espacio de la dimensionalidad deseada, agilizando el proceso para enfoques de aprendizaje profundo.

Como mostrado preliminarmente en nuestros estudios, exploraremos el espacio de biodiseño de partes genéticas que se puede implementar en procesos de bioproducción, incluidos biosensores y regulación dinámica a través del diseño óptimo de experimentos, con el fin de predecir e identificar los mejores objetivos a ser implementado en una vía de bioproducción. Para ello, implementaremos un Gemelo Digital del enfoque completo de Diseño-Construcción-Prueba-Aprender basado en el modelado de las tareas e interacciones entre los pasos del proceso. Tal enfoque implicará tanto el modelado dinámico de los procesos biológicos y de fermentación a través de ecuaciones diferenciales, así como simulación de eventos discretos de los pasos de la cadena de biofabricación. De esa manera, nuestra herramienta ayudará a instalaciones de biofabricación para optimizar sus procesos industriales.