代謝網(wǎng)絡(luò)模型運(yùn)輸反應(yīng)添加及其在副產(chǎn)物分析中的應(yīng)用.pdf

1、隨著高通量分析的快速發(fā)展和海量數(shù)據(jù)的不斷積累,代謝網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而代謝網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上基因測(cè)序的增長(zhǎng)速度,究其原因,主要是網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建過(guò)程中的許多步驟需要大量的人工操作,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的自動(dòng)化程度較低是導(dǎo)致模型構(gòu)建緩慢的最主要因素之一。其中,運(yùn)輸反應(yīng)的添加是利用模型進(jìn)行通量平衡分析非常重要的步驟,運(yùn)輸反應(yīng)直接表達(dá)了生物系統(tǒng)的輸入和輸出,同時(shí),運(yùn)輸反應(yīng)的添加也是需要大量人工工作的部分。
　　本文首先基

2、于已構(gòu)建的基因組尺度代謝網(wǎng)絡(luò)模型,提取了48個(gè)模型中所包括的運(yùn)輸反應(yīng)和外部代謝物,通過(guò)對(duì)這些反應(yīng)的歸納和整理,得到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸反應(yīng)數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集已上傳到基因組尺度代謝網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)(GenomeScaleMetabolicNetworkDatabase,GSMNDBhttp://synbio.tju.edu.cn/GSMNDB/Pages/transport.htm)中,并提供菌種檢索和代謝物檢索,為基因組尺度代謝網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建者和研究者

3、提供了一個(gè)較全面系統(tǒng)的運(yùn)輸反應(yīng)信息平臺(tái)。并且在該數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,對(duì)運(yùn)輸反應(yīng)半自動(dòng)化添加的方法進(jìn)行了討論。
　　另一方面,本文通過(guò)對(duì)運(yùn)輸反應(yīng)的分析和模擬預(yù)測(cè)了不同菌體生長(zhǎng)狀態(tài)下,尤其是不同的氧氣限制條件下大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的副產(chǎn)物排出順序。敲除優(yōu)先于目標(biāo)產(chǎn)物的副產(chǎn)物的合成途徑或者運(yùn)輸途徑就可以大大提高目標(biāo)產(chǎn)物的得率,例如通過(guò)敲除乙酸激酶、乙醇脫氫酶和放大乳酸脫氫酶來(lái)提高乳酸的產(chǎn)量。一些模擬結(jié)果已經(jīng)通過(guò)文獻(xiàn)得到證實(shí),所以得到的理論