Analisis Biologi Sistem Pengaruh pH terhadap Fermentasi Laktat pada Bacillus coagulans pada Sumber Karbon Campuran

ABSTRAK
pH lingkungan memainkan peran penting dalam metabolisme mikroba. Mikroorganisme mengadaptasi strategi metabolisme mereka sebagai respons terhadap berbagai kondisi pH, yang harus dikontrol dengan cermat dalam proses produksi industri untuk mencapai hasil yang diinginkan. Namun, dampak dinamis pH pada pemanfaatan hierarkis sumber karbon campuran masih kurang dipahami. Dalam penelitian ini, kami mengamati bahwa Bacillus coagulans menunjukkan tingkat konsumsi sumber karbon dan hasil laktat yang berbeda pada berbagai tingkat pH di bawah sumber karbon campuran. Kami menggunakan metode simulasi dinamis menggunakan model metabolisme skala genom yang dibatasi enzim, dikombinasikan dengan data transkriptomik dan metabolomik, untuk menyelidiki perbedaan metabolisme pada kondisi pH 5,5, 6,0, dan 6,5. Hasilnya mengungkapkan perbedaan fluks yang signifikan dalam jalur glikolisis di seluruh kondisi pH yang diuji. Prediksi juga menunjukkan bahwa perubahan pH mengubah permintaan energi. Mengintegrasikan data omik lebih lanjut mengungkapkan bahwa di bawah kondisi pH 5,5, proporsi karbon yang lebih tinggi dialokasikan ke jalur fosfoketolase, yang memberikan hasil ATP yang tinggi. Strategi ini membantu memenuhi permintaan energi dari reaksi yang mengonsumsi energi yang dapat mempertahankan stabilitas pH intraseluler di bawah tekanan asam, seperti reaksi dalam metabolisme asam amino. Akibatnya, kami mengamati peningkatan produksi asetat dan penurunan produksi laktat. Selain itu, kondisi pH yang berbeda memicu respons global yang melibatkan berbagai jalur metabolisme.