Phenotype-centric modeling enables a paradigm shift in the analysis of mechanistic models. It brings the focus to a network's biochemical phenotypes and their relationship with measurable traits (e.g., product yields, system dynamics, signal amplification factors, etc.) and away from computationally intensive simulation-centric modeling. Here, we explore applications of this new modeling strategy in the field of rational metabolic engineering using the amorphadiene biosynthetic network as a case study. This network has previously been studied using a mechanistic model and the simulation-centric strategy, and thus provides an excellent means to compare and contrast results obtained from these two very different strategies. We show that the phenotype-centric strategy, without values for the parameters, not only identifies beneficial intervention strategies obtained with the simulation-centric strategy, but it also provides an understanding of the mechanistic context for the validity of these predictions. Additionally, we propose a set of hypothetical strains with the potential to outperform reported production strains and to enhance the mechanistic understanding of the amorphadiene biosynthetic network. Further, we identify the landscape of possible intervention strategies for the given model. We believe that phenotype-centric modeling can advance the field of rational metabolic engineering by enabling the development of next generation kinetics-based algorithms and methods that do not rely on a priori knowledge of kinetic parameters but allow a structured, global analysis of system design in the parameter space.

以表型为中心的建模能够实现机械模型分析的范式转变。它将重点放在网络的生化表型及其与可测量性状（例如，产品产量、系统动力学、信号放大因子等）的关系上，而不是计算密集型以模拟为中心的建模。在这里，我们以紫穗槐二烯生物合成网络作为案例研究，探索这种新建模策略在合理代谢工程领域的应用。该网络先前已使用机械模型和以模拟为中心的策略进行了研究，因此提供了一种很好的方法来比较和对比从这两种截然不同的策略中获得的结果。我们展示了以表型为中心的策略，没有参数值，不仅确定了以模拟为中心的策略获得的有益干预策略，而且还提供了对这些预测有效性的机制背景的理解。此外，我们提出了一组假设菌株，这些菌株有可能优于已报道的生产菌株，并增强了对紫穗槐二烯生物合成网络的机理理解。此外，我们确定了给定模型的可能干预策略的前景。我们相信，以表型为中心的建模可以通过开发下一代基于动力学的算法和方法来推动理性代谢工程领域的发展。但它也提供了对这些预测有效性的机制背景的理解。此外，我们提出了一组假设菌株，这些菌株有可能优于已报道的生产菌株，并增强了对紫穗槐二烯生物合成网络的机理理解。此外，我们确定了给定模型的可能干预策略的前景。我们相信，以表型为中心的建模可以通过开发下一代基于动力学的算法和方法来推动理性代谢工程领域的发展。但它也提供了对这些预测有效性的机制背景的理解。此外，我们提出了一组假设菌株，这些菌株有可能优于已报道的生产菌株，并增强了对紫穗槐二烯生物合成网络的机理理解。此外，我们确定了给定模型的可能干预策略的前景。我们相信，以表型为中心的建模可以通过开发下一代基于动力学的算法和方法来推动理性代谢工程领域的发展。我们确定了给定模型的可能干预策略的前景。我们相信，以表型为中心的建模可以通过开发下一代基于动力学的算法和方法来推动理性代谢工程领域的发展。我们确定了给定模型的可能干预策略的前景。我们相信，以表型为中心的建模可以通过开发下一代基于动力学的算法和方法来推动理性代谢工程领域的发展。动力学参数的先验知识，但允许在参数空间中对系统设计进行结构化的全局分析。