Game theoretical analysis of cooperation and cheating among lipase producing Yarrowia lipolytica sub-cultures

Oyun teorisi, sosyal ikilemleri anlamakla birlikte, stratejileri ve kişisel çıkarları (ödüller) en üst düzeye çıkarma hedefi olan taraflar arasındaki çıkar çatışmalarını çözmek için kullanılan matematiksel bir araçtır. Ekzoenzim üretimindeki tam veya kısmi kusurlar gibi farklı fenotipler, hücrelerin büyüme oranlarının her stratejinin uygunluğunu temsil ettiği bir oyunda stratejiler olarak kabul edilebilir. Sonuç olarak, popülasyonun üretkenliği, ekzoenzim üreticisi "İşbirlikçi" ile ekzoenzim üretici olmayan "Hileci" alt kültürleri arasındaki etkileşim tarafından belirlenir. Geleneksel olmayan mayalar arasında, Yarrowia lipolytica, yağlar ve yağ asitleri gibi hidrofobik substratları parçalamak için hücre dışı lipazları verimli bir şekilde üretebilir. Bu tezde, Y. lipolytica popülasyonunun evrimsel dinamiklerini ve lipaz üretkenliğini yapılandırılmış matematiksel modeller açısından analiz etmek için oyun teorisi modeli oluşturulmuştur. Fermantasyon modeli sonuçları, kesikli fermentasyona kıyasla, kesikli beslemenin, alt kültür frekanslarından bağımsız olarak Hilekarlığı ve lipolitik aktiviteyi aynı anda desteklediğini göstermesi özgül üretkenliğin önemini belirtirmiştir. "İşbirlikçi" ve "Hileci" alt kültürlerinin evrimsel kararlılığı "kararlı durum bulucu algoritması" ile analiz edilmiştir. İki farklı oyun rejimi belirlenmiştir. Lipaz üretim maliyeti düşük olduğunda, İşbirlikçiler popülasyona hakimdir. Orta ve daha yüksek maliyetlerde, İşbirlikçiler Hilecilerle bir arada bulunur. Bu rejimler sırasıyla "No-Conflict" ve "Snowdrift" rejimlerine tekabül etmektedir. "Çok oyunculu fermantasyon oyununun" evrimsel kararlı durumları, başlangıç ​​koşullarından etkilenir. Başlangıç hücre yoğunluğunun daha yüksek olduğu durumda, İşbirlikçilerin denge frekansı azalır. İşbirlikçiler başlangıçtaki yüksek ​​zeytinyağı konsantrasyonlarından yararlanır ve sonuç olarak lipolitik aktivite artar. Ayrıca, Hileciler başlangıçtaki yüksek ​​oleik asit konsantrasyonlarından yararlanır ve sonuç olarak lipolitik aktivite azalır. Evrimsel kararlı durumu bulma metodolojisi, farklı türlerin oyuncu olarak kabul edildiği senaryolara da uygulanabilir. Büyüyen biyoteknolojik literatürde, ortak kültürler bu tür senaryoların öne çıkan örnekleri haline geliyor.