Mathematical model for the determination of metabolite fluxes in Saccharomyces cerevisiae

¹ Département de Biologie Cellulaire et Moléculaire, CEN Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France ;
² UFR Santé-Médecine, Biologie Humaine, université Paris XIII, 93012 Bobigny, France.

Abstract

We present a mathematical model to determine the absolute values of flux leading to the formation and the disappearance of ethanol and acetyl-CoA in Saccharomyces cerevisiae under repressed state conditions. Cells were fed with [1-¹³Clglucose with or without unlabeled ethanol. Addition of unlabeled ethanol induces a modulation, with time, of the fractional enrichment of this compound. This experimental approach allows us to obtain the relationships between metabolite fluxes and the other parameters (fractional enrichment, concentration and time). Metabolites are analysed by ¹H-, ¹³C-NMR and enzymatic methods. The validity of the present model is supported by the data obtained from similar experiments using unlabeled ethanol as a sole carbon source and non-NMR techniques.

Résumé

Nous présentons un modèle mathématique permettant de déterminer les valeurs absolues de flux impliqués dans la formation et la disparition d’éthanol et d’acethyl-CoA dans les cellules Saccharomyces cerevisiae. Les cellules, dans un état réprimé, furent incubées avec du glucose marqué [1-¹³Clglucose avec ou sans éthanol non marqué. L’addition d’éthanol non marqué a pour but d’induire une modulation avec le temps du taux d’enrichement de ce composé. Cette approche expérimentale permet d’établir les relations entre les flux de métabolites et les autres paramètres: taux d’enrichement, concentration et temps. Les métabolites sont analysés par la RMN du proton, du carbone 13 et méthodes enzymatiques. La validité de ce modèle est confirmée par les résultats obtenus à partir d’expériences similaires en utilisant de l’éthanol non marqué comme seule source de carbone et des techniques non RMN.